(57)【要約】  金属酸化物濃度グラジエントを有するガラス系物品  約３ミリメートル以下（例えば、約１ミリメートル以下）の厚さ（ｔ）を定める第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを含み、応力プロファイルを有するガラス系物品であって、約０・ｔ〜０．３・ｔまでおよび約０．７・ｔを超えてｔまでの厚さ範囲の間の応力プロファイルの全ての点が約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値の傾斜を有する接線を有する、ガラス系物品の実施態様が開示されている。いくつかの実施態様において、ガラス系物品は、厚さの少なくとも一部（例えば、０・ｔ〜約０．３・ｔ）に沿って変化する非ゼロ金属酸化物濃度、および約８０ＭＰａ〜約１００ＭＰａの範囲内の最大中心張力を含む。一部の実施態様では、金属酸化物またはアルカリ金属酸化物の濃度が、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点における値まで減少し、その値から第２の表面まで増加する。金属酸化物の濃度は、厚さ全体にわたって約０．０５モル％以上または約０．５モル％以上であってよい。そのようなガラス系物品を形成する方法も開示されている。
2019510726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ（ｔ）を定める第１の表面と該第１の表面に対向する第２の表面とを含み、
ゼロではないと共に約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変化する金属酸化物の濃度を有し、
約２００ＭＰａ以上の表面圧縮応力を有し、
約７１．５／√（ｔ）〜約１００／√（ｔ）の範囲内の最大ＣＴを有するＣＴ領域を有する、ガラス系物品。
【請求項２】
前記金属酸化物濃度の厚さ範囲が約０・ｔ〜約０．４・ｔである、請求項１に記載のガラス系物品。
【請求項３】
前記金属酸化物の一価イオンが前記厚さ範囲に沿って応力を発生する、請求項１または請求項２に記載ガラス系物品。
【請求項４】
前記金属酸化物の前記一価イオンが、ガラス系基板の中の該金属酸化物の全ての該一価イオンのうちの最大のイオン径を有する、請求項３に記載のガラス系物品。
【請求項５】
前記金属酸化物の濃度が、前記第１の表面から該第１の表面と前記第２の表面との間の点における値に減少し、該値から該第２の表面に増加する、請求項１〜４のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項６】
前記ガラス系物品が、約４６０℃で約４５０μｍ２／時間以上のナトリウムまたはカリウムイオン拡散性および約０．１５・ｔを超えるＤＯＣを有し、表面ＣＳが最大ＣＴの１．５倍以上である、請求項１〜５のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項７】
前記ガラス系物品が約０．６５ＭＰａ・ｍ１／２以上の破壊靭性（Ｋ１Ｃ）を有する、請求項１〜６のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項８】
前記表面ＣＳが前記最大ＣＴよりも大きい、請求項１〜７のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項９】
前記表面ＣＳが約３００ＭＰａ以上である、請求項１〜８のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項１０】
前記金属酸化物の濃度が前記厚さ全体にわたって約０．０５モル％以上である、請求項１〜９のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項１１】
前記第１の表面における前記金属酸化物の濃度が、約０．５・ｔに相当する深さにおける該金属酸化物の濃度よりも約１．５倍大きい、請求項１〜１０のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項１２】
前記金属酸化物の合計濃度が約１モル％〜約１５モル％の範囲内である、請求項１〜１１のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項１３】
さらに、約０．４・ｔ以上の層の化学的深さを有する、請求項１〜１２のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項１４】
さらに、前記第１の表面からＤＯＣに広がるＣＳ層を含み、該ＤＯＣが約０．１・ｔ以上である、請求項１〜１３のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項１５】
ＣＴ領域が前記金属酸化物を含む、請求項１〜１４のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項１６】
表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比が約０．１〜約０．８の範囲内である、請求項１〜１５のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項１７】
ｔが約３ミリメートル以下を含む、請求項１〜１６のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項１８】
さらに、
約１７モル％以下のＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの組み合わせ量を有する組成物、
約４モル％以下のＮａ２Ｏを含む組成物、
Ｂ２Ｏ３およびＺｎＯのいずれか１または２以上を含む組成物、および
Ｐ２Ｏ５を実質的に含まない組成物
のうちのいずれか１または２以上を含む、請求項１〜１７のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項１９】
前面、背面および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的に該ハウジングの内側にある電気部品と、
該ハウジングの該前面またはその近傍におけるディスプレイと、
該ディスプレイ上に配されたカバー基板とを備えるデバイスであって、該カバー基板が請求項１〜１８のいずれか１つに記載のガラス系物品を含む、デバイス。
【請求項２０】
約３ミリメートル以下の厚さ（ｔ）を定める第１の表面と該第１の表面に対向する第２の表面とを含み、該厚さに沿って広がる応力プロファイルを有するガラス系物品であって、
約０・ｔ〜０．３・ｔまでおよび０．７・ｔを超える厚さ範囲の間の全ての点における該応力プロファイルが約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値の傾斜を有する接線を有し、
該応力プロファイルが最大ＣＳ、ＤＯＣおよび最大ＣＴを有し、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比が約０．０１〜約０．２の範囲内であり、該ＤＯＣが約０．１・ｔ以上であり、
該ガラス系物品が約０Ｊ／ｍ２を超え２０Ｊ／ｍ２未満の保存引張エネルギーおよび約７０ＧＰａ以上のヤング率を有する、ガラス系物品。
【請求項２１】
さらに、前記厚さ全体に沿って連続的に変化する金属酸化物の非ゼロ濃度を有する、請求項２０に記載のガラス系物品。
【請求項２２】
さらに、約１０マイクロメートル未満の厚さ部分に沿って連続的に変化する金属酸化物の非ゼロ濃度を有する、請求項２０または２１に記載のガラス系物品。
【請求項２３】
前記最大ＣＳが約３００ＭＰａ以上を含む、請求項２０〜２２のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項２４】
さらに、約０．４・ｔ以上の層の化学的深さを有する、請求項２０〜２３のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項２５】
さらに、ＣＴ領域を含み、該ＣＴ領域が金属酸化物濃度グラジエントを有する、請求項２０〜２４のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項２６】
ｔが約３ミリメートル以下を含む、請求項２０〜２５のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項２７】
前記最大ＣＴが７１．５／√（ｔ）以上である、請求項２０〜２６のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項２８】
さらに、
約１７モル％以下のＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの組み合わせ量を有する組成物、
約４モル％以下のＮａ２Ｏを含む組成物、
Ｂ２Ｏ３およびＺｎＯのいずれか１または２以上を含む組成物、および
Ｐ２Ｏ５を実質的に含まない組成物
のうちのいずれか１または２以上を含む、請求項２０〜２７のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【請求項２９】
前面、背面および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的に該ハウジングの内側にある電気部品と、
該ハウジングの該前面またはその近傍におけるディスプレイと、
該ディスプレイ上に配されたカバー基板とを備えるデバイスであって、該カバー基板が請求項１〜２８のいずれか１つに記載のガラス系物品を含む、デバイス。
【請求項３０】
（ａ）前記第１の表面および第２の表面の少なくとも一方のヌープスクラッチ閾値が７Ｎを超え、１４Ｎ未満である；
（ｂ）サンドペーパーとガラスの表面との間に１００μｍの空隙ができるように該ガラスの表面上に配された３０グリットサンドペーパー上に、（ｉ）約８０ｃｍ、（ｉｉ）約８８ｃｍ、（ｉｉｉ）約９０ｃｍおよび（ｉｖ）約９５ｃｍのうち１つの高さから、１０ｍｍの直径を有する４．２ｇのステンレス鋼球を用いてインバーティド・ボール・ドロップ試験を行ったときに、（ｉ）少なくとも６０％の残存率または（ｉｉ）少なくとも８０％の残存率の一方を強化ガラス系基板が有し、該残存率は少なくとも５つのサンプルの試験に基づくものである；
（ｃ）サンドペーパーとガラスの表面との間に１００μｍの空隙ができるように該ガラスの表面上に配された３０グリットサンドペーパー上で、１０ｍｍの直径を有する４．２ｇのステンレス鋼球を用いてインバーティド・ボール・ドロップ試験を行ったときに、（ｉ）７０ｃｍを超える、（ｉｉ）７５ｃｍを超える、（ｉｉｉ）８０ｃｍを超えるおよび（ｉｖ）８５ｃｍを超える高さのうちの１つの平均欠陥高さを強化ガラス系基板が有し、残存率は少なくとも５つのサンプルの試験に基づくものである；および
（ｄ）サンプル寸法を５．０８ｃｍ×５．０８ｃｍ角として、前記ガラス系物品を破壊すると、該ガラス系物品が少なくとも１つの断片／インチ２〜４０までの断片／インチ２に破壊される；
のいずれか１または２以上に該当する、請求項１〜２９のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１６年７月２５日に出願された米国仮出願第６２／３６６３３８号および２０１６年４月８日に出願された米国仮出願第６２／３２００７７号の米国特許法第１１９条による優先権の利益を主張し、その各々の内容が全体として参照により本明細書に援用され組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、改良された破壊抵抗を含む改良された損傷抵抗を示すガラス系物品、より具体的には、ゼロではない金属酸化物濃度グラジエントすなわち厚さの実質的な部分に沿って変化する濃度を示すガラスおよびガラスセラミック物品に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラス系物品は、その物品の表面内に大きな傷を導入する可能性のある強い衝撃を被ることが多い。そのような傷は、表面から約２００マイクロメートル（ミクロンまたはμｍ）までの深さに及ぶ可能性がある。熱焼き戻しガラスはしばしば大きな圧縮応力（ＣＳ）層（例えば、ガラスの総厚の約２１％）を示し、傷がガラス内にさらに広がることを防ぐことができ、それにより、欠陥を防止することができるので、ガラス内にそのような傷が導入されることによって引き起こされる欠陥を防止するために熱焼き戻しガラスが伝統的に使用されてきた。熱焼き戻しによって発生する応力プロファイルの一例を図１に示す。図１において、熱処理されたガラス物品１００は、第１の表面１０１、厚さｔ１、および表面ＣＳ１１０を含む。熱処理されたガラス物品１００は、第１の表面１０１から本明細書で定義される圧縮の深さ（ＤＯＣ）１３０まで減少するＣＳを示し、その深さにおいて、応力が圧縮から引張応力に変化し、最大中心張力（ＣＴ）１２０に至る。
【０００４】
熱焼き戻しは、熱強化および所望の残留応力を達成するためには、そのような物品の中心部と表面との間に充分な熱グラジエントを形成しなくてはならないので、現在のところ、厚いガラス系物品（すなわち、約３ミリメートル以上の厚さｔ１を有するガラス系物品）に限られている。このような厚い物品は、ディスプレイ（例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、ナビゲーションシステムなどを含む家庭用電子機器）、建築部材（例えば、窓、シャワーパネル、カウンタートップなど）、輸送機器（例えば、自動車、列車、航空機、船舶など）、電気器具、あるいは、破壊抵抗は優れているが、薄型軽量の物品を要求する任意の用途など、多くの用途において望ましくないまたは実用的でない。
【０００５】
化学的強化は、熱焼き戻しと同様にガラス系物品の厚さによって制限されることはないが、既知の化学的に強化されたガラス系物品は、熱焼き戻しされたガラス系物品の応力プロファイルを示さない。（例えば、イオン交換プロセスによる）化学的強化によって生成される応力プロファイルの一例を図２に示す。図２において、化学的に強化されたガラス系物品２００は、第１の表面２０１と、厚さｔ２と、表面ＣＳ２１０とを有する。ガラス系物品２００は、第１の表面２０１から本明細書で定義されるＤＯＣ２３０まで減少するＣＳを示し、その深さにおいて、応力が圧縮から引張応力に変化し、最大ＣＴ２２０に至る。図２に示すように、そのようなプロファイルは、実質的に平坦なＣＴ領域、またはＣＴ領域の少なくとも一部に沿って一定のまたは一定に近い引張応力を有するＣＴ領域を示す。しばしば、既知の化学的に強化されたガラス系物品は、図１に示す最大中心値と比較して、より低い最大ＣＴ値を示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、改善された破壊抵抗を示す薄いガラス系物品が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第１の態様は、厚さ（ｔ）を定める第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを含み、ゼロではないと共に約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変化する金属酸化物の濃度を有し、７１．５／√（ｔ）以上の最大ＣＴを含む中心張力（ＣＴ）領域を有するガラス系物品であって、Ｚ．Ｔａｎｇら、Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｆｒａｎｇｉｂｉｌｉｔｙ  ａｎｄ  Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ  Ｇｌａｓｓ．  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ  （２０１４）  ５４：９０３−９１２に記載の「脆性試験」による測定において、用いるサンプル寸法を５．０８ｃｍ×５．０８ｃｍ（２インチ×２インチ）角として、ガラス系物品を破壊すると、ガラス系物品が少なくとも２つの断片／インチ２（平方インチ当たりの断片）に破壊される、ガラス系物品に関する。断片の数は、試験されるサンプルの面積（平方インチ）で除算される。ここで用いられる金属酸化物濃度の変化は、本明細書では金属酸化物濃度グラジエントと呼ぶことができる。１または２以上の実施態様において、金属酸化物の濃度はゼロではなく、全体の厚さに沿って変化する。１または２以上の実施態様において、ＣＴ領域は、ゼロではないと共に約０・ｔから約０．３・ｔの厚さの範囲に沿って変化する金属酸化物を含むことができる。１または２以上の実施態様のガラス系物品は、約３ミリメートル（ｍｍ）以下、２ｍｍ以下、または約１ｍｍ以下の厚さｔを有することができる。
【０００８】
本開示の第２の態様は、約３ミリメートル以下の厚さ（ｔ）を定める第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを含み、厚さに沿って広がる応力プロファイルを有するガラス系物品であって、約０・ｔ〜０．３・ｔまで、および０．７・ｔを超えｔまでの厚さ範囲の間における応力プロファイルの全ての点が約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値の傾斜を有する接線を有し、応力プロファイルが最大ＣＳ、ＤＯＣおよび７１．５／√（ｔ）以上の最大ＣＴを有し、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比が約０．０１〜約０．２の範囲内であり、ＤＯＣが約０．１・ｔ以上である、ガラス系物品に関する。
【０００９】
本開示の第３の態様は、厚さ（ｔ）を定める第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを含み、ゼロではないと共に約０・ｔ〜約０．３・ｔ（または約０・ｔ〜約０．４・ｔもしくは約０・ｔ〜約０．４５・ｔ）の厚さ範囲に沿って変化する金属酸化物の濃度を有し、約２００ＭＰａ以上を超える表面圧縮応力を有し、７１．５／√（ｔ）以上の最大ＣＴを有するＣＴ領域を有する、ガラス系物品に関する。
【００１０】
本開示の第４の態様は、厚さ（ｔ）を定める第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを含み、濃度グラジエントを形成する金属酸化物を含むガラス系物品であって、金属酸化物の濃度が、第１の表面から第１の表面と第２の表面との間の点における値に減少し、またその値から第２の表面に増加し、その場合、その点における金属酸化物の濃度がゼロでなく、ガラス系物品が、約０Ｊ／ｍ２を超え２０Ｊ／ｍ２未満の保存引張エネルギーおよび約７０ＧＰａ以上のヤング率を有する、ガラス系物品。
【００１１】
本開示の第５の態様は、約３ミリメートル以下の厚さ（ｔ）を定める第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを含み、厚さに沿って広がる応力プロファイルを有するガラス系物品であって、約０・ｔ〜０．３・ｔまでおよび０．７・ｔを超える厚さ範囲の間における応力プロファイルの全ての点が約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値の傾斜を有する接線を有し、応力プロファイルが最大ＣＳ、ＤＯＣおよび最大ＣＴを有し、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比が約０．０１〜約０．２の範囲内であり、ＤＯＣが約０．１・ｔ以上であり、ガラス系物品が約０Ｊ／ｍ２を超え２０Ｊ／ｍ２未満の保存引張エネルギーおよび約７０ＧＰａ以上のヤング率を有する、ガラス系物品に関する。１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、厚さ全体に沿って連続的に変化する金属酸化物の非ゼロ濃度を有する。ある場合には、約１０マイクロメートル未満の厚さ部分に沿って金属酸化物の非ゼロ濃度が連続的に変化する。
【００１２】
本開示の第６の態様は、ＣＳ領域およびＣＴ領域を含む応力プロファイルを有するガラス系物品に関し、ＣＴ領域は、等式：
応力（ｘ）＝ＭａｘＴ−（（（ＣＴｎ・（ｎ＋１））／０．５ｎ）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜ｎ）
（式中、ＭａｘＴは最大引張値、ＣＴｎはＭａｘＴ以下でありＭＰａ単位で正の値であり、ｘはマイクロメートル単位での厚さ（ｔ）に沿った位置であり、ｎは１．５〜５の間である。）
により概算される。一部の実施態様において、最大ＣＴ値は約５０ＭＰａ〜約２５０ＭＰａの範囲内であり、最大ＣＴ値は、約０．４・ｔ〜約０．６・ｔの範囲内における深さでの値である。１または２以上の実施態様において、約０・ｔ〜約０．１・ｔの範囲内の厚さから、応力プロファイルは、約２０ＭＰａ／マイクロメートル〜約２００ＭＰａ／マイクロメートルの範囲内の傾斜を含む。１または２以上の実施態様において、応力プロファイルは、０．５・ｔ〜表面で測定される複数の誤差関数により概算される。
【００１３】
本明細書に記載のガラス系物品の１または２以上の実施態様によれば、金属酸化物の一価イオンが厚さ範囲（すなわち、約０・ｔ〜約０．３・ｔ、約０・ｔ〜約０．４・ｔ、または約０・ｔ〜約０．４５・ｔ）に沿って応力を発生する。１または２以上の実施態様の金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点の値に減少し、その値から第２の表面に増加する。
【００１４】
１または２以上の実施態様において、金属酸化物の濃度は、厚さ全体にわたって約０．０５モル％以上である。例えば、１または２以上の実施態様において、第１の表面における金属酸化物の濃度は、約０．５・ｔに相当する深さにおける金属酸化物の濃度の約１．５倍（またはそれ以上）である。例示的態様において、ガラス系物品は、約１モル％〜約１５モル％の範囲内の金属酸化物合計濃度を有する。１または２以上の実施態様において、金属酸化物としては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのいずれか１種または２種以上が挙げられる。１または２以上の実施態様において、金属酸化物の一価イオンは、ガラス系基板または物品の中の全ての金属酸化物のうちで最大のイオン径を有する。
【００１５】
１または２以上の実施態様において、ＣＴ領域は、ゼロでないと共に約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変化する金属酸化物を含む。本明細書に記載のガラス系物品の１または２以上の実施態様において、最大ＣＴは、７１．５／√（ｔ）（ＭＰａ）以上であり、ここで、「７１．５」はＭＰａ・（ｍｍ）０．５の単位であり、「ｔ」はミリメートル（ｍｍ）である。
【００１６】
一部の実施態様のガラス系物品は第１の金属酸化物濃度および第２の金属酸化物濃度を有する。一部の実施態様において、第１の金属酸化物濃度は、約０・ｔ〜約０．５・ｔの第１の厚さ範囲から約０モル％〜約１５モル％の範囲内である。一部の実施態様において、第２の金属酸化物濃度は、約０マイクロメートル〜約２５マイクロメートルの第２の厚さ範囲から約０モル％〜約１０モル％の範囲内である。ガラス系物品は、任意の第３の金属酸化物を含んでいてよい。
【００１７】
１または２以上の実施態様において、本明細書に記載のガラス系物品は、最大ＣＴより大きな表面圧縮応力（ＣＳ）を示すことができる。本明細書に記載のガラス系物品の１または２以上の実施態様は、約３００ＭＰａ以上の表面ＣＳを含むことができる。一部の例において、ガラス系物品が約２ｍｍ以下の厚さを有する場合に、この表面ＣＳが示される。１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、約２００ＭＰａ以上の表面ＣＳと約０．４・ｔ以上の層の化学的深さとの組み合わせを示す。１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、第１の表面からＤＯＣに広がるＣＳを有し、ＤＯＣは約０．１・ｔ以上である。一部の例において、表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は約０．１〜約０．８の範囲である。
【００１８】
１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は非晶質構造を有する。一部の実施態様において、ガラス系物品は結晶構造を有してよい。
【００１９】
１または２以上の実施態様において、本明細書に記載のガラス系物品は、約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍの範囲の波長にわたって約８８％以上の透過率を示すことができる。一部の例において、本明細書に記載のガラス系物品は、約８８°以上のＬ＊値、約−３°〜約＋３°の範囲内のａ＊値および約−６°〜約＋６°の範囲内のｂ＊値のＣＩＥ発光体Ｆ０２の下でのＣＩＥＬＡＢ色空間座標を示すことができる
１または２以上の実施態様において、本明細書に記載のガラス系物品は、約７０ＧＰａ以上のヤング率を有することができる。一部の実施態様において、本明細書に記載のガラス系物品は、約１００キロポアズ（ｋＰ）未満の液体粘度を有する。１または２以上の実施態様において、本明細書に記載のガラス系物品は、約０．６５ＭＰａ・ｍ１／２以上の破壊靭性（Ｋ１Ｃ）を示す。１または２以上の実施態様において、本明細書に記載のガラス系物品は、約１５モル％以下のＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの組み合わせ量を含む組成物、約４モル％以上のＮａ２Ｏを含む組成物、Ｂ２Ｏ３およびＺｎＯの任意の１またはそれ以上を含む組成物およびＰ２Ｏ５を実質的に含まない組成物の任意の１または２以上を含む。１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、約４６０℃で約４５０μｍ２／時間（１時間当たり平方マイクロメートル）以上の一価イオン（例えば、ナトリウムイオンまたはカリウムイオン）拡散性を有する。一部の実施態様において、この一価イオン拡散性は、約０．１５・ｔを超えるＤＯＣ、および最大ＣＴの１．５倍以上である表面ＣＳと組み合わせて示される。
【００２０】
１または２以上の実施態様において、本明細書に記載のガラス系物品はある破壊挙動を示す。例えば、１または２以上の実施態様において、Ｚ．Ｔａｎｇら、Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｆｒａｎｇｉｂｉｌｉｔｙ  ａｎｄ  Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ  Ｇｌａｓｓ．  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ  （２０１４）  ５４：９０３−９１２に記載の「脆性試験」による測定において、用いるサンプル寸法を５．０８ｃｍ×５．０８ｃｍ（２インチ×２インチ）角として、ガラス系物品が単一事象（すなわち、落下させたり器具を一度衝突させるような単一の衝撃）により破壊される場合、ガラス系物品は少なくとも２つの断片／インチ２（平方インチ当たりの断片）に破壊される。断片の数は、試験されるサンプルの面積（平方インチ）で除算される。一部の実施態様において、ガラス系物品が破壊される場合、用いるサンプル寸法を５．０８ｃｍ×５．０８ｃｍ（２インチ×２インチ）角として、ガラス系物品は少なくとも１断片／インチ２〜４０までの断片／インチ２（平方インチ当たりの断片）に破壊される。
【００２１】
本開示の第７の態様は、強化されたガラス系物品におけるガラス基板の使用に関する。１または２以上の実施態様において、ガラス基板は、（モル％で）、約６８〜約７５の範囲内の量のＳｉＯ２、約１２〜約１５の範囲内の量のＡｌ２Ｏ３、約０．５〜約５の範囲内の量のＢ２Ｏ３、約２〜約１０の範囲内の量のＬｉ２Ｏ、約０〜約６の範囲内の量のＮａ２Ｏ、約１〜約４の範囲内の量のＭｇＯ、約０〜約３の範囲内の量のＺｎＯおよび約０〜約５の範囲内の量のＣａＯを含み、ガラス基板はイオン交換可能であり、非晶質である。１または２以上の実施態様において、ガラス基板は、約０．４５〜約１の範囲内の、Ｌｉ２ＯとＲ２Ｏとの比；約−５〜約０の範囲内の、Ｒ２Ｏの合計量とＡｌ２Ｏ３の量の間の相違；約０〜約３の範囲内の、ＲｘＯの合計量（モル％）とＡｌ２Ｏ３の量との間の相違；および、約０〜約１の範囲内の、ＲＯの合計量（モル％）に対するＭｇＯの量（モル％）の比、のうちのいずれか１またはそれ以上を示し、ガラス基板は造核剤を実質的に含まない。
【００２２】
本開示の第８の態様は、モル％で、約６８〜約７５の範囲内の量のＳｉＯ２、約１２〜約１５の範囲内の量のＡｌ２Ｏ３、約０．５〜約５の範囲内の量のＢ２Ｏ３、約２〜約１０の範囲内の量のＬｉ２Ｏ、約０〜約６の範囲内の量のＮａ２Ｏ、約１〜約４の範囲内の量のＭｇＯ、約０〜約３の範囲内の量のＺｎＯおよび約０〜約５の範囲内の量のＣａＯを含む組成物を含むガラス基板に関し、ガラス基板はイオン交換可能であり、非晶質である。１または２以上の実施態様において、ガラス基板は、約０．４５〜約１の範囲内のＬｉ２ＯとＲ２Ｏとの比；約−５〜約０の範囲内の、Ｒ２Ｏの合計量とＡｌ２Ｏ３の量の間の相違；約０〜約３の範囲内の、ＲｘＯの合計量（モル％）とＡｌ２Ｏ３の量との間の相違；および、約０〜約１の範囲内の、ＲＯの合計量（モル％）に対するＭｇＯの量（モル％）の比、のうちのいずれか１またはそれ以上を示す。１または２以上の実施態様において、ガラス基板は造核剤を実質的に含まない。
本開示の第９の態様は、モル％で、約６８〜約７５の範囲内の量のＳｉＯ２、約１２〜約１５の範囲内の量のＡｌ２Ｏ３、約０．５〜約５の範囲内の量のＢ２Ｏ３、約２〜約１０の範囲内の量のＬｉ２Ｏ、約０〜約６の範囲内の量のＮａ２Ｏ、約１〜約４の範囲内の量のＭｇＯ、約０〜約３の範囲内の量のＺｎＯおよび約０〜約５の範囲内の量のＣａＯを含むガラス基板に関し、ガラス基板は非晶質であり強化されている。１または２以上の実施態様において、ガラス基板内においてＮａ２Ｏ濃度が変化する。１または２以上の実施態様において、ガラス基板は実質的に造核剤を含まない。１または２以上の実施態様によれば、強化されたガラス基板は、以下の組成関係、すなわち、約０．４５〜約１の範囲内の、Ｌｉ２ＯとＲ２Ｏとの比、約−５〜約０の範囲内の、Ｒ２Ｏの合計量とＡｌ２Ｏ３の量との間の差異、約０〜約３の範囲内の、ＲｘＯの合計量（モル％）とＡｌ２Ｏ３の量との間の差異、および約０〜約１の範囲内の、ＲＯの合計量（モル％）に対するＭｇＯの量（モル％）の比、のいずれか１または２以上を示す。
【００２３】
本開示の第１０の態様は、
前面、背面および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的にハウジングの内側にある電気部品と、
ハウジングの前記前面またはその近傍におけるディスプレイと、
前記ディスプレイ上に配置されたカバー基板とを備え、前記カバー基板は、本明細書に記載の実施態様に従うガラス系物品を含む、デバイスに関する。
【００２４】
さらなる特徴および利点が、以下の詳細な説明に記載され、一部はその説明から当業者に容易に明らかとなり、以下の詳細な説明、特許請求の範囲および添付の図面を含む本明細書に記載の実施態様を実施することによって認識されるであろう。
【００２５】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は単に例示的なものであり、特許請求の範囲の性質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供することを意図していることを理解されたい。添付図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、１または２以上の実施態様を示しており、説明と一緒になって、様々な実施態様の原理および操作を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、既知の熱的に焼き戻しされたガラス物品の厚さを横切る断面図である。
【図２】図２は、既知の化学的に強化されたガラス物品の厚さを横切る断面図である。
【図３】図３は、本開示の１または２以上の実施態様による化学的に強化されたガラス系物品の厚さを横切る断面図である。
【図４】図４は、本開示の１または２以上の実施態様による様々な応力プロファイルを示すグラフである。
【図５】図５は、リングオンリング装置の概略断面図である。
【図６】図６は、本開示に記載されているインバーティッド・ボール・オン・サンドペーパー（ＩＢｏＳ）試験を行うために使用される装置の一実施態様の概略断面図である。
【図７】図７は、携帯または手持ち式電子デバイスに使用されるガラス系物品で典型的に起こる損傷導入と曲げによる欠陥の主なメカニズムを説明する概略断面図である。
【図８】図８は、本明細書に記載された装置においてＩＢｏＳ試験を実施する方法のフローチャートである。
【図９】図９は、既知の化学的に強化されたガラス系物品および本開示の１または２以上の実施態様によるガラス系物品の中におけるＮａ２Ｏの濃度を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本開示の１または２以上の実施態様による、イオン交換時間の関数としてのＣＴ値およびＤＯＣ値を示すグラフである。
【図１１】図１１は、既知の化学的に強化されたガラス系物品および本開示の１または２以上の実施態様によるガラス系物品の、深さの関数としての応力プロファイルを比較しているグラフである。
【図１２】図１２は、既知の化学的に強化されたガラスおよびガラスセラミックの応力プロファイルのグラフを示す。
【図１３】図１３は、本開示の１または２以上の実施態様によるガラスおよびガラスセラミックの応力プロファイルのグラフを示す。
【図１３Ａ】図１３Ａは、実施例３Ｄの落下試験における欠陥高さのグラフを示す。
【図１４】図１４は、化学的に強化されたガラス系物品および本開示の１または２以上の実施態様によるガラス系物品の、既知の応力プロファイルを比較しているグラフである。
【図１５】図１５は、実施例４Ａ〜４Ｄにおける応力プロファイルを厚さの関数として示すグラフである。
【図１６】図１６は、実施例４Ｂ〜４Ｄについての別個の保存引張エネルギーのデータ点を示すグラフである。
【図１７】図１７は、実施例４Ａ〜４ＤにおけるＫ２ＯおよびＮａ２Ｏの濃度を深さの関数として示すグラフである。
【図１８】図１８は、図１６と同じデータを示すグラフであるが、Ｎａ２Ｏの濃度を深さの関数としてより明確に示すための異なるスケールを有する。
【図１９】図１９は、実施例４Ａおよび４Ｃ−４Ｆにおける応力プロファイルを深さの関数として示すグラフである。
【図２０】図２０は、図１８の異なるスケールを示すグラフである。
【図２１】図２１は、実施例５Ａ〜５Ｇにおける応力プロファイルを深さの関数として示すグラフである。
【図２２】図２２は、第２および／または第３のイオン交換ステップの持続時間の関数としての実施例５Ａ〜５ＧにおけるＤＯＣ値を示すグラフである。
【図２３】図２３は、第２および／または第３のイオン交換ステップの持続時間の関数としての実施例５Ａ〜５ＧにおけるＣＴ値を示すグラフである。
【図２４】図２４は、実施例６Ａ〜６Ｇにおけるイオン交換時間の関数としてのＣＴを示すグラフである。
【図２５】図２５は、実施例６Ａ〜６Ｇにおけるいずれもイオン交換時間の関数としての中心張力値および保存引張エネルギーの変化を示すグラフである。
【図２６】図２６は、比較例７Ａおよび実施例７Ｂにおける応力プロファイルを深さの関数として示すグラフである。
【図２７】図２７は、比較例７Ａおよび実施例７Ｂにおける保存引張エネルギーをＣＴの関数として示すグラフである。
【図２８】図２８は、比較例７Ｃおよび実施例７Ｄにおける保存引張エネルギーをＣＴの関数として示すグラフである。
【図２９】図２９は、実施例２および８ならびに比較例８Ａおよび８Ｂにおける落下高さ欠陥を示すグラフである。
【図３０】図３０は、実施例２および８ならびに比較例８Ｂおよび８Ｃにおける摩耗リングオンリング結果を示すグラフである。
【図３１】図３１は、実施例２および８Ｂにおける４点曲げ結果を示すワイブル分布図である
【図３２】図３２は、イオン交換時間の関数としての実施例９Ａ〜９Ｅにおける最大ＣＴ値を示すグラフである。
【図３３】図３３は、実施例９Ｄのガラス系物品の表面からガラス系物品内に広がる深さの関数としての実施例９Ｄの測定された応力を示すグラフである。
【図３４】図３４は、異なる負荷または圧力で摩耗させた後の実施例１０Ａによるガラス系物品についての欠陥値に対する荷重を示すグラフである。
【図３５】図３５は、実施例１０Ａによるガラス系物品が、１８０グリットサンドペーパー上に、次に３０グリットサンドペーパー上に落下させた後に欠陥を生じた高さを示すグラフである。
【図３６】図３６は、実施例１０Ａおよび比較例１０Ｂによるガラス系物品が、３０グリットサンドペーパー上に落下させた後に欠陥を生じた高さを示すグラフである。
【図３７】図３７は、実施例１０Ａおよび比較例１０Ｂによるガラス系物品について、２５ｐｓｉの負荷または圧力で磨耗された後の、欠陥を生じる平均負荷を比較しているグラフである。
【図３８】図３８は、実施例１０Ａおよび比較例１０Ｂによるガラス系物品について、４５ｐｓｉの負荷または圧力で磨耗された後の、欠陥を生じる平均負荷を比較しているグラフである。
【図３９】図３９は、本明細書に記載のガラス系物品の１または２以上の実施態様を組み込んでいる電子デバイスの正面平面図である。
【図４０】図４０は、いくつかの実施態様に係るサンプルについてのＩＢｏＳ試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
ここで、様々な実施態様について詳細に参照し、その例を添付の実施例および図面において説明する。
【００２８】
以下の説明において、同様の参照符号は、図面に示されたいくつかの図を通して同様のまたは対応する部分を示す。他に特定しない限り、「上」、「下」、「外向き」、「内向き」などの用語は便宜的な言葉であり、限定用語として解釈されるべきではないことも理解される。さらに、群が、要素の群のうちの少なくとも１つおよびそれらの組み合わせを含むものとして記述されるときはいつでも、その群は、任意の数のそれら列挙された要素を、個々にまたは互いに組み合わせて含む、それらから本質的に構成するまたはそれらから構成すことができる。同様に、群が、要素の群のうちの少なくとも１つまたはそれらの組み合わせからなると記載されるときはいつでも、その群は、個々にまたは互いに組み合わせて、任意の数の列挙された要素から構成され得ることが理解される。他に特定されない限り、列挙されるとき、ある範囲の値は、範囲の上限および下限の両方、ならびにその間の任意の範囲を含む。本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、名詞は「少なくとも１つ」または「１または２以上の」の対象を指す。また、本明細書および図面に開示された様々な特徴は、任意かつすべての組み合わせで使用できることが理解される。
【００２９】
本明細書で使用される場合、「ガラス系物品」および「ガラス系基板」という用語は、全体的または部分的にガラスからなる任意の物体を含むように、その最も広い意味で使用される。ガラス系物品としては、ガラスおよび非ガラス材料の積層体、ガラスおよび結晶性材料の積層体およびガラス−セラミック（非晶質相および結晶相を含む）が挙げられる。他に特定しない限り、全ての組成はモルパーセント（モル％）で表される。
【００３０】
「実質的に」および「約」という用語は、本明細書では、任意の定量的な比較、値、測定または他の表現に起因し得る不確実性の固有の程度を表すために利用され得ることに留意されたい。これらの用語は、本明細書ではまた、定量的表現が、問題の主題の基本的機能の変化をもたらすことなく記載された参照と異なり得る程度を表すために利用される。
【００３１】
本明細書で使用される場合、「約」という用語は、量、寸法、組成、パラメータ、および他の量および特性が正確でなく、正確である必要はないが、近似および／または大小、場合により、公差、変換係数、四捨五入、測定誤差など、および当業者に知られている他の因子であってよいことを意味する。「約」という用語が範囲の値または終点を記述する際に使用される場合、開示は、言及された特定の値または終点を含むと理解されるべきである。明細書における範囲の数値または終点が「約」を示唆するか否かにかかわらず、範囲の数値または終点は２つの実施態様、すなわち、「約」で修飾されたものと「約」で修飾されていないものを含むことが意図されている。さらに、各範囲の終点は、他方の終点に関連、および他方の終点とは無関連の両方において、重要であることがさらに理解されるであろう。
【００３２】
別段の指定がない限り、すべての温度は摂氏（℃）で表される。本明細書で使用される場合、「軟化点」という用語は、ガラスの粘度が約１０７．６ポアズ（Ｐ）である温度を指し、「アニール点」という用語は、ガラスの粘度が約１０１３．２ポアズである温度を指し、「２００ポアズ温度（Ｔ２００Ｐ）」という用語は、ガラスの粘度が約２００ポアズである温度を指し、「１０１１ポアズ温度」という用語は、ガラスの粘度が約１０１１ポアズである温度を指し、「３５ｋＰ温度（Ｔ３５ｋＰ）」という用語は、ガラスの粘度が約３５キロポアズ（ｋＰ）である温度を指し、「１６０ｋＰ温度（Ｔ１６０ｋＰ）」という用語は、ガラスの粘度が約１６０ｋＰである温度を指す。
【００３３】
全般的に図面を、特に図１〜図３を参照すると、図は、特定の実施態様を説明する目的のためであり、開示または添付の特許請求の範囲を限定するものではないことが理解されるであろう。図面は、必ずしも一定の縮尺ではなく、図面の特定の特徴および特定の図は、明瞭さおよび簡潔さのために、縮尺を誇張してまたは概略的に示されている。
【００３４】
本明細書で使用されるＤＯＣは、ガラス系物品内の応力が圧縮応力から引張応力に変化する深さを指す。ＤＯＣにおいて、応力は正の（圧縮性）応力から負の（引張り）応力（例えば図１の１３０）と交差し、したがって応力値ゼロを示す。
【００３５】
本明細書で使用する場合、「化学的深さ」、「層の化学的深さ」および「化学層の深さ」という用語は交換可能に使用することができ、電子プローブマイクロ分析（ＥＰＭＡ）またはグロー放電−光学的発光スペクトロスコピー（ＧＤ−ＯＥＳ）によって決定される、金属酸化物またはアルカリ金属酸化物のイオン（例えば、金属イオンまたはアルカリ金属イオン）がガラス系物品内に拡散する深さ、およびイオンの濃度が最小値に達する深さを意味する。特に、Ｎａ２Ｏの拡散の深さまたはＮａ＋イオン濃度を評価するために、ＥＰＭＡおよび表面応力計（以下により詳細に説明する）を用いて測定することができる。
【００３６】
当技術分野で通常使用されている慣習によれば、特に断らない限り、圧縮は負（＜０）の応力として表され、張力は正（＞  ０）の応力として表される。しかしなが、本明細書全体を通して、圧縮応力ＣＳという場合、正の値または負の値に拘わらず言及される、すなわち、本明細書に記載のように、ＣＳ＝｜ＣＳ｜である。
【００３７】
本明細書では、携帯電子デバイスおよびタッチ対応ディスプレイのカバーガラスとして使用することができる、アルカリ含有ガラスを含むシリケートガラスなどのガラスおよびガラスセラミックを含む薄く化学的に強化されたガラス系物品を説明する。ガラス系物品は、ディスプレイ（またはディスプレイ物品）（例えば、看板、販売時点管理システム、コンピュータ、ナビゲーションシステムなど）、建築物品（壁、固定具、パネル、窓など）、輸送物品（例えば、自動車用途、列車、航空機、船舶など）、電気器具（例えば、洗濯機、乾燥機、食器洗浄機、冷蔵庫など）またはある程度の破壊抵抗を必要とする任意の物品に使用することもできる
特に、本明細書に記載のガラス系物品は薄いが、典型的には厚いガラス物品（例えば、約２ｍｍまたは３ｍｍ以上の厚さを有する）を焼き戻すことによってのみ達成可能な応力プロファイルを示す。ガラス系物品は、その厚さに沿って独自の応力プロファイルを示す。一部の場合では、本明細書中に記載のガラス系物品は、焼き戻しガラス物品よりも大きな表面ＣＳを示す。１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、ガラス系物品内に深く広がる圧縮応力層を有し（そこにおいて、ＣＳは、既知の化学的に強化されたラス系物品よりも穏やかに減少および増加する）、それにより、硬質表面（例えば、花崗岩）または硬質で粗い表面（例えば、アスファルト）上にガラス系物品またはそれを含むデバイスが落下した場合でも、ガラス系物品が実質的に改善された破壊抵抗を示す。１または２以上の実施態様のガラス系物品は、一部の既知の化学的に強化されたガラス基板よりも大きな最大ＣＴ値を示す。
【００３８】
ＣＳおよびカリウムイオンの浸透深さ（「カリウムＤＯＬ」）は、当技術分野で公知の手段を用いて測定される。カリウムＤＯＬは、イオン交換プロセスの結果としてのカリウム浸透の深さを表すので、ＤＯＣと区別される。カリウムＤＯＬは、本明細書に記載の物品についてはＤＯＣ未満であるのが一般的である。ＣＳおよびカリウムＤＯＬは、オリハラ工業（株）（日本）製のＦＳＭ−６０００のような市販の機器を用いて表面応力計（ＦＳＭ）により測定される。表面応力測定は、ガラスの複屈折に関連する応力光学係数（ＳＯＣ）の正確な測定に依存する。次にＳＯＣは、「ガラス応力−光学係数の測定のための標準試験方法」と題されたＡＳＴＭ規格Ｃ７７０−９８（２０１３）に記載されている手順Ｃの修正版に従って測定され、その内容が全体として本明細書に参照として取り込まれる。この修正は、厚さが５〜１０ｍｍで直径が１２．７ｍｍの試験片としてガラスディスクを使用することを含み、ディスクは等方性で均質であり、中心部が穿孔され両面が摩耗されて平行である。修正には、加えられるべき最大力Ｆｍａｘを計算することも含まれる。この力は、２０ＭＰａ以上の圧縮応力を発生させるのに充分な大きさでなければならない。Ｆｍａｘは以下のように計算される。
【００３９】
Ｆｍａｘ＝７．８５４＊Ｄ＊ｈ
式中
Ｆｍａｘ＝ニュートン単位での力
Ｄ＝ディスクの直径
ｈ＝光路の厚さ
加えられる各力について、応力は以下のように計算される。
【００４０】
σＭＰａ＝８Ｆ／（π＊Ｄ＊ｈ）
式中
Ｆ＝ニュートン単位での力
Ｄ＝ディスクの直径
ｈ＝光路の厚さ
【００４１】
ＤＯＣおよび最大ＣＴ値は、当技術分野で公知の散乱光偏光子（ＳＣＡＬＰ）技術を用いて測定される。屈折近距離場（ＲＮＦ）法またはＳＣＡＬＰを用いて、応力プロファイルを測定することができる。ＲＮＦ法が利用される場合、ＳＣＡＬＰによって提供される最大ＣＴ値が利用される。特に、ＲＮＦによって測定される応力プロファイルは、力が平衡され、ＳＣＡＬＰ測定によって提供される最大ＣＴ値に較正される。ＲＮＦ法は、「ガラスサンプルのプロファイル特性を測定するためのシステムおよび方法」と題する米国特許第８，８５４，６２３号明細書に記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。具体的には、ＲＮＦ法は、ガラス系物品を基準ブロックに隣接して配置することを含み、１Ｈｚと５０Ｈｚとの間の速度で直交偏光間で切り替えられる偏光切換え光ビームを生成し、偏光切換え光ビーム中の力の量を測定し、偏光切換え基準信号を発生し、直交偏光の各々における力の測定量は互いに５０％以内である。この方法はさらに、偏光切換え光ビームをガラスサンプルおよび基準ブロックを通ってガラスサンプルの異なる深さに透過させ、次に、リレー光学系を使用して透過偏光切換え光ビームを信号光検出器に中継し、信号光検出器が偏光切換検出器信号を生成することを含む。この方法はまた、検出器信号を基準信号で除算して正規化された検出器信号を形成し、正規化された検出器信号からガラスサンプルのプロファイル特性を決定することを含む。次いで、ＲＮＦプロファイルが平滑化され、ＣＴ領域に使用される。上述したように、ＦＳＭ技術は、表面ＣＳおよび表面付近のＣＳ領域の応力プロファイルの傾きにのために使用される。
【００４２】
上述したように、本明細書に記載のガラス系物品は、イオン交換によって化学的に強化され、公知の強化ガラス物品によって示されるものとは区別される応力プロファイルを示す。この開示では、ガラス系基板は通常、強化されておらず、ガラス系物品は一般に（例えばイオン交換によって）強化されたガラス系基板を指す。このプロセスでは、ガラス系物品の表面またはその付近のイオンは、同じ原子価または酸化状態を有するより大きなイオンによって置換または交換される。ガラス系物品がアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む実施態様において、ガラスの表面層の中のイオンおよび、より大きなイオンは、一価のアルカリ金属カチオン、例えば、Ｌｉ＋（ガラス系物品中に存在する場合）、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋およびＣｓ＋である。あるいは、表面層中の１価のカチオンは、Ａｇ＋などのアルカリ金属カチオン以外の１価のカチオンで置き換えてもよい。そのような実施態様では、ガラス系基板中に交換された一価イオン（またはカチオン）は、得られるガラス系物品に応力を発生させる。
【００４３】
イオン交換プロセスは、典型的には、ガラス系基板中のより小さいイオンと交換されるより大きいイオンを含む溶融塩浴（または２つ以上の溶融塩浴）にガラス系基板を浸漬することによって行われる。水性塩浴も利用できることに留意すべきである。さらに、浴の組成は、２つ以上のタイプのより大きいイオン（例えば、Ｎａ＋およびＫ＋）または単一のより大きなイオンを含み得る。当業者であれば、限定はされないが、浴の組成および温度、浸漬時間、塩浴（または複数浴）中へのガラス系物品の浸漬回数、複数の塩浴の使用、また、アニーリング、洗浄などの追加ステップを含むイオン交換プロセスのパラメータが、一般に、ガラス系物品の組成（物品および存在する結晶相の構造を含む）および強化から生じているガラス系物品の所望のＤＯＣおよびＣＳにより決められることを理解する。例として、ガラス系基板のイオン交換は、限定されるものではないがより大きなアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩および塩化物などの塩を含む少なくとも１つの溶融浴中にガラス系基板を浸漬することによって達成することができる。典型的な硝酸塩には、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＬｉＮＯ３、ＮａＳＯ４およびこれらの組み合わせが含まれる。溶融塩浴の温度は、典型的には約３８０℃〜約４５０℃までの範囲であり、浸漬時間は、ガラスの厚さ、浴温度およびガラス（または一価イオン）拡散性に依存して約１５分〜約１００時間までの範囲である。しかし、上述したものとは異なる温度および浸漬時間を使用することもできる。
【００４４】
１または２以上の実施態様において、ガラス系基板は、約３７０℃〜約４８０℃の温度を有する１００％ＮａＮＯ３の溶融塩浴中に浸漬してもよい。いくつかの実施態様において、ガラス系基板は、約５％〜約９０％のＫＮＯ３および約１０％〜約９５％のＮａＮＯ３を含む溶融混合塩浴に浸漬してもよい。いくつかの実施態様において、ガラス系基板は、より広い温度範囲（例えば、約５００℃まで）を有するＮａ２ＳＯ４およびＮａＮＯ３を含む溶融混合塩浴に浸漬してもよい。１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、最初の浴に浸漬した後、第２の浴中に浸漬してもよい。第２の浴への浸漬は、１００％ＫＮＯ３を含む溶融塩浴に１５分〜８時間浸漬することを含むことができる。
【００４５】
１または２以上の実施態様において、ガラス系基板は、約４２０℃未満の温度（例えば、約４００℃または約３８０℃）を有するＮａＮＯ３およびＫＮＯ３（例えば、４９％／５１％、５０％／５０％、５１％／４９％）を含む溶融混合塩浴に、約５時間未満、または約４時間以内、浸漬することができる。
【００４６】
イオン交換条件は、「スパイク（ｓｐｉｋｅ）」をもたらすように、または得られるガラス系物品の表面またはその付近の応力プロファイルの傾きを増加させるように調整することができる。このスパイクは、本明細書に記載のガラス系物品で使用されるガラス組成物の独特の性質故に、単一組成または混合組成を有する単一浴または複数浴によって達成することができる。
【００４７】
図３に示すように、１または２以上の実施態様のガラス系物品３００は、第１の表面３０２および第１の表面に対向する第２の表面３０４を含み、これらが厚さｔを定めている。１または２以上の実施態様において、厚さｔは、約３ミリメートル以下（例えば、約０．０１ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．１ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．２ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．３ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．４ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約２．５ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約２ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約１．５ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約１ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．９ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．８ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．７ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．６ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．５ミリメートル、約０．１ミリメートル〜約０．５ミリメートル、または約０．３ミリメートル〜約０．５ミリメートルの範囲）であってよい。
【００４８】
ガラス系物品は、第１の表面３０２から第２の表面３０４に（または厚さｔの全長に沿って）広がる応力プロファイル含む。図３に示す実施態様において、応力プロファイル３１２。ｙ軸は応力値を表し、ｘ軸はガラス系物品の厚さまたは深さを表す。
【００４９】
図３に示すように、応力プロファイル３１２は、ＣＳ層３１５（表面ＣＳ３１０を有する）、ＣＴ層３２５（最大ＣＴ３２０を有する）およびＤＯＣ３３０を含み、そこで、応力プロファイル３１２が圧縮から引張に変わる。ＣＳ層は、表面３０２，３０４からＤＯＣ３３０に広がる関連する深さまたは長さ３１７を有する。ＣＴ層３２５はまた、関連する深さまたは長さ３２７（ＣＴ領域または層）を有する。
【００５０】
表面ＣＳ３１０は、約１５０ＭＰａ以上または約２００ＭＰａ以上（例えば、約２５０ＭＰａ以上、約３００ＭＰａ以上、約４００ＭＰａ以上、約４５０ＭＰａ以上、約５００ＭＰａ以上、または約５５０ＭＰａ以上）であってよい。表面ＣＳ３１０は、約９００ＭＰａまで、約１０００ＭＰａまで、約１１００ＭＰａまで、または約１２００ＭＰａまでであってよい。本明細書の表面ＣＳ値は最大ＣＳも含み得る。いくつかの実施態様において、表面ＣＳは最大ＣＳ未満である。
【００５１】
最大ＣＴ３２０は、約７１．５／√（ｔ）以上であってよい。いくつかの実施態様において、最大ＣＴ３２０は約８０ＭＰａ以上、約８５ＭＰａ以上または約９０ＭＰａ以上である。いくつかの実施態様において、最大ＣＴ３２０は、約８０ＭＰａ超〜約１００ＭＰａ（例えば、約８５ＭＰａ〜約１００ＭＰａ、約９０ＭＰａ〜約１００ＭＰａ、約８０ＭＰａ〜約９５ＭＰａ、約８０ＭＰａ〜約９０ＭＰａ、約８５ＭＰａ〜約９５ＭＰａ、または約８８ＭＰａ〜約９２ＭＰａ）の範囲内であってよい。最大ＣＴ３２０は、約０．３・ｔ〜約０．７・ｔ、約０．４・ｔ〜約０．６・ｔ、約０．４５・ｔ〜約０．５５・ｔの範囲内で位置されてよい。表面ＣＳ３１０および最大ＣＴ３２０のいずれか１つまたは２つ以上がガラス系物品の厚さに依存し得ることに留意すべきである。例えば、約０．８ｍｍの厚さを有するガラス系物品は、約８５ＭＰａ〜約１００ＭＰａの範囲の最大ＣＴを有することができる。ガラス系物品の厚さが減少すると、最大ＣＴ値が増加することがある。換言すれば、厚さが減少する（またはガラス系物品が薄くなる）につれて最大ＣＴ値が増加する。
【００５２】
いくつかの実施態様において、表面ＣＳ３１０に対する最大ＣＴ３２０の比は、約０．１〜約０．８の範囲内（例えば、約０．１〜約０．７、約０．１〜約０．６、約０．１〜約０．５、約０．１〜約０．４、約０．１〜約０．３、約０．１〜約０．２５、約０．１〜約０．２、約０．１５〜約０．８、約０．２〜約０．８、約０．３〜約０．８、約０．４〜約０．８、約０．５〜約０．８、または約０．６〜約０．８の範囲内）である。既知の化学的強化ガラス系物品では、表面ＣＳ３１０に対する最大ＣＴ３２０の比は０．１以下である。いくつかの実施態様において、表面ＣＳは、最大ＣＴの４倍（例えば、５倍、６倍または６．５倍）以上であり得る。いくつかの実施態様において、表面ＣＳは、最大ＣＴの約４７．５倍までであり得る。表面ＣＳは、最大ＣＴの約４倍〜約７．５倍までの範囲内にあってよい。
【００５３】
１または２以上の実施態様において、応力プロファイル３１２は最大ＣＳを含み、それは、典型的には、表面ＣＳ３１０であり、第１の表面３０２および第２の表面３０４の一方または両方で見ることができる。１または２以上の実施態様において、ＣＳ層または領域３１５は、厚さ３１７の部分に沿って、ＤＯＣ３３０および最大ＣＴ３２０まで広がる。１または２以上の実施態様において、ＤＯＣ３３０は約０．１・ｔ以上であってよい。例えば、ＤＯＣ３３０は、約０．１２・ｔ以上、約０．１４・ｔ以上、約０．１５・ｔ以上、約０．１６・ｔ以上、０．１７・ｔ以上、０．１８・ｔ以上、０．１９・ｔ以上、０．２０・ｔ以上、約０．２１・ｔ以上、または約０．２５・ｔまでであってよい。いくつかの実施態様において、ＤＯＣ３３０は化学的深さよりも小さい。化学的深さは約０．４・ｔ以上、０．５・ｔ以上、約０．５５・ｔ以上、または約０．６・ｔ以上であってよい。
【００５４】
１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、約６マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの範囲内のカリウムＤＯＬを有する。一部の実施態様において、カリウムＤＯＬは、ガラス系物品の厚さｔの関数として表すことができる。１または２以上の実施態様において、カリウムＤＯＬは、約０．００５・ｔ〜約０．０５・ｔの範囲内であってよい。一部の実施態様において、カリウムＤＯＬは、約０．００５・ｔ〜約０．０５・ｔ、約０．００５・ｔ〜約０．０４５・ｔ、約０．００５・ｔ〜約０．０４・ｔ、約０．００５・ｔ〜約０．０３５・ｔ、約０．００５・ｔ〜約０．０３・ｔ、約０．００５・ｔ〜約０．０２５・ｔ、約０．００５・ｔ〜約０．０２・ｔ、約０．００５・ｔ〜約０．０１５・ｔ、約０．００５・ｔ〜約０．０１・ｔ、約０．００６・ｔ〜約０．０５・ｔ、約０．００８・ｔ〜約０．０５・ｔ、約０．０１・ｔ〜約０．０５・ｔ、約０．０１５・ｔ〜約０．０５・ｔ、約０．０２・ｔ〜約０．０５・ｔ、約０．０２５・ｔ〜約０．０５・ｔ、約０．０３・ｔ〜約０．０５・ｔまたは約０．０１・ｔ〜約０．０２・ｔの範囲内であってよい。
【００５５】
１または２以上の実施態様において、カリウムＤＯＬ深さにおける圧縮応力値は、約５０ＭＰａ〜約３００ＭＰａの範囲内であってよい。一部の実施態様において、カリウムＤＯＬ深さにおける圧縮応力値は、約５０ＭＰａ〜約２８０ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約２６０ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約２５０ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約２４０ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約２２０ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約２００ＭＰａ、約６０ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約７０ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約７５ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約８０ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約９０ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約１００ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約１１０ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約１２０ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約１３０ＭＰａ〜約３００ＭＰａまたは約１５０ＭＰａ〜約３００ＭＰａの範囲内であってよい。
【００５６】
１または２以上の実施態様において、応力プロファイル３１２は、形状が放物線状と記載することができる。いくつかの実施態様において、引張応力を示すガラス系物品の領域または深さに沿った応力プロファイルは、放物線状の形状を示す。１または２以上の特定の実施態様において、応力プロファイル３１２は、平坦応力（圧縮または引張のいずれか）部分または実質的に一定の応力（圧縮または引張のいずれか）を示す部分を含まない。いくつかの実施態様において、ＣＴ領域は、平坦な応力を実質的に含まないか、または実質的に一定の応力のない応力プロファイルを示す。１または２以上の実施態様において、約０・ｔ〜約０．２・ｔまでおよび０．８・ｔを超える（または、約０・ｔ〜約０．３・ｔおよび約０．７・ｔ〜ｔまで）の厚さ範囲の間における応力プロファイル３１２の全ての点が、約０．１ＭＰａの／マイクロメートルよりも大きい絶対値の傾斜を有する正接を含む。いくつかの実施態様において、正接の傾きは、約０．２ＭＰａ／マイクロメートルより大きい絶対値を有することができる。いくつかのより具体的な実施態様において、正接の傾きは、約０．３ＭＰａ／マイクロメートルより大きい絶対値を有することができる。さらにより具体的な実施態様において、正接の傾きは、約０．５ＭＰａ／マイクロメートルより大きい絶対値を有することができる。換言すれば、これらの厚さ範囲（すなわち、０・ｔ〜約０．２・ｔまでおよび０．８・ｔを超える、または、０・ｔ〜約０．３・ｔおよび約０．７・ｔ以上）に沿う１または２以上の実施態様の応力プロファイルは、傾きがゼロ、傾きがほぼゼロ、または平坦な傾きの正接を有する点を排除する。理論によって束縛されるものではないが、知られている誤差関数または準線形の応力プロファイルは、傾斜がゼロまたはゼロに近い値である正接を有する、すなわち、約０．１ＭＰａ／マイクロメートル未満の絶対値を有し得る（図２，２２０に示すように、そのような厚さ範囲に沿った平坦またはゼロ傾斜応力プロファイルを示す）これらの厚さ範囲（すなわち、０・ｔ〜約０．２・ｔまでおよび０．８・ｔを超える、または、０・ｔ〜約０．３・ｔおよび約０．７・ｔ以上）に沿う点を有する。本開示の１または２以上の実施態様のガラス系物品は、図３に示すように、これらの厚さ範囲に沿った平坦またはゼロ傾斜応力プロファイルを有する応力プロファイルを示さない。
【００５７】
１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、最大傾斜と最小傾斜を有する接線を含む約０．１・ｔ〜０．３・ｔおよび約０．７・ｔ〜０．９・ｔの厚さ範囲内の応力プロファイルを示す。一部の例において、最大傾斜と最小傾斜との間の差は、約３．５ＭＰａ／マイクロメートル以下、約３ＭＰａ／マイクロメートル以下、約２．５ＭＰａ／マイクロメートル以下、または約２ＭＰａ／マイクロメートル以下である。
【００５８】
１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、ガラス系物品の深さ方向にまたは厚さｔの少なくとも一部に沿って広がるいかなる平坦部分も実質的に含まない応力プロファイル３１２含む。言い換えると、応力プロファイル３１２は、厚さｔに沿って実質的に連続的に増加または減少している。いくつかの実施態様において、応力プロファイルは、約１０マイクロメートル以上、約５０マイクロメートル以上、または約１００マイクロメートル以上、または約２００マイクロメートル以上の長さを有する深さ方向のいかなる平坦部分も実質的に含まない。本明細書で使用される「平坦な」という用語は、平坦部分に沿って約０．５ＭＰａ／マイクロメートル未満、または約０．２ＭＰａ／マイクロメートル未満の大きさを有する傾斜を指す。いくつかの実施態様において、深さ方向にいかなる平坦部分も実質的に含まない応力プロファイルの１または２以上の部分が、第１の表面または第２の表面の一方または両方から約５マイクロメートル以上（例えば、１０マイクロメートル以上の、または１５マイクロメートル以上）のガラス系物品内の深さにおいて存在する。例えば、第１の表面から約０マイクロメートル〜約５マイクロメートル未満の深さに沿って、応力プロファイルは線形部分を含むかもしれないが、第１の表面から約５マイクロメートル以上の深さからは、応力プロファイルは実質的に平坦部分を含まなくてよい。本明細書で使用される場合、「直線状」は、平坦な傾斜を有する線分、および平坦な傾斜を有さない線分を含み、例えば後者の場合、表面から約１２マイクロメートルの深さ内の図３３を参照されたい。
【００５９】
一部の実施態様において、応力プロファイルは、約０・ｔ〜約０．１・ｔまでの深さで直線部分を含み、約０．１・ｔ〜約０．４・ｔの深さで平坦部分を実質的に含まなくてよい。いくつかの実施態様において、約０・ｔ〜約０．１・ｔの範囲内の厚さについての応力プロファイルは、約２０ＭＰａ／マイクロメートル〜約２００ＭＰａ／マイクロメートルの範囲内の大きさ（絶対値）の傾斜を有することができる。ここで説明するように、そのような実施態様は、浴が２つ以上のアルカリ塩を含むまたは混合アルカリ塩浴である単一イオン交換プロセス、または複数（例えば、２回以上）イオン交換プロセスを用いて形成することができる。
【００６０】
１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、ＣＴ領域に沿った応力プロファイル（図３の３２７）の形状で説明することができる。例えば、いくつかの実施態様において、ＣＴ領域に沿った応力プロファイル（応力が引張）は、式によって近似することができる。いくつかの実施態様において、ＣＴ領域に沿った応力プロファイルは、式（１）によって近似することができる：
応力（ｘ）＝ＭａｘＴ−（（（ＣＴｎ・（ｎ＋１））／０．５ｎ）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜ｎ）      （１）
式（１）において、応力（ｘ）は位置ｘにおける応力値である。ここで、応力は正（張力）である。式（１）において、ＭａｘＴは最大張力値であり、ＣＴｎはｎにおける張力値であり、ＭａｘＴ以下である。ＭａｘＴおよびＣＴｎの双方は、ＭＰａ単位での正の値である。値ｘは、０〜ｔの範囲内の、マイクロメートル単位での厚さ（ｔ）に沿った位置であり、ｘ＝０は一方の面（図３の３０２）であり、ｘ＝０．５ｔはガラス系物品の中心であり（その位置において、応力（ｘ）＝ＭａｘＴ）、ｘ＝ｔは反対側の面（図３の３０４）である。式（１）で使用されるＭａｘＴは最大ＣＴと等価であり、約７１．５／√（ｔ）以上であり得る。一部の実施態様において、式（１）で使用されるＭａｘＴは、約８０ＭＰａを超えて約１００ＭＰａ（例えば、約８５ＭＰａ〜約１００ＭＰａ、約９０ＭＰａ〜約１００ＭＰａ、約８０ＭＰａ超〜約９５ＭＰａ、約８０ＭＰａ超〜約９０ＭＰａ、または約８５ＭＰａ〜約９５ＭＰａ）の範囲内であってよく、ｎは、１．５〜５（例えば、２〜４，２〜３あるいは１．８〜２．２）または約１．５〜約２のフィッティングパラメータである。１または２以上の実施態様において、ｎ＝２は放物線状応力プロファイルを提供することができ、ｎ＝２から発生する指数は放物線状応力プロファイルに近い応力プロファイルを提供する。図４は、フィッティングパラメータｎの変化に基づいて、本開示の１または２以上の実施態様による様々な応力プロファイルを示すグラフである。
【００６１】
１または２以上の実施態様において、ＣＴｎはＭａｘＴ未満であってよく、その場合、ガラス系物品の一方または両方の主要表面上に圧縮応力スパイクが存在する。１または２以上の実施態様において、ＣＴｎはＭａｘＴに等しく、その場合、ガラス系物品の一方または両方の主要表面上に圧縮応力スパイクが存在しない。
【００６２】
いくつかの実施態様において、応力プロファイルは、熱処理によって修飾してもよい。そのような実施態様では、熱処理は、あらゆるイオン交換プロセスの前、イオン交換プロセスの間、またはすべてのイオン交換プロセスの後に行うことができる。いくつかの実施態様において、熱処理は、表面におけるまたはその近くでの応力プロファイルの傾斜の大きさの絶対値を減少させることができる。より急なまたはより大きな傾斜が表面で所望されるいくつかの実施態様において、熱処理後のイオン交換プロセスを利用して、「スパイク」を提供するか、表面またはその付近の応力プロファイルの傾斜を増加させることができる。
【００６３】
１または２以上の実施態様において、厚さの部分に沿って変化する金属酸化物（単数または複数）の非ゼロ濃度に起因して応力プロファイル３１２が生成される。上述のように、金属酸化物濃度の変化は、本明細書では金属酸化物濃度グラジエントと呼ぶことができる。いくつかの実施態様において、金属酸化物の濃度は、ゼロではなく、約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変化する。いくつかの実施態様において、金属酸化物の濃度はゼロではなく、約０・ｔ〜約０．３５・ｔ、約０・ｔ〜約０．４・ｔ、約０・ｔ〜約０．４５・ｔまたは約０・ｔ〜約０．４８・ｔの厚さ範囲に沿って変化する。金属酸化物は、ガラス系物品の中に応力を発生させるものとして説明することができる。濃度の変化は、上述の厚さ範囲に沿って連続的であってもよい。濃度の変化は、約１００マイクロメートルの厚さ部分に沿った約０．２モル％の金属酸化物濃度の変化を含むことができる。この変化は、実施例１に示すように、マイクロプローブを含む当該技術分野における既知の方法によって測定することができる。濃度がゼロでなく厚さの部分に沿って変化する金属酸化物は、ガラス系物品の中に応力を発生させるものとして説明することができる。
【００６４】
濃度の変化は、上述の厚さ範囲に沿って連続的であってもよい。いくつかの実施態様において、濃度の変化は、約１０マイクロメートル〜約３０マイクロメートルの範囲の厚さ部分に沿って連続的であり得る。いくつかの実施態様において、金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点における値に減少し、その値から第２の表面に増加する。
【００６５】
金属酸化物の濃度は、２つ以上の金属酸化物（例えば、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの組み合わせ）を含むことができる。２種の金属酸化物が用いられイオンの半径が互いに異っている一部における実施態様において、浅い深さでは、大きな半径を有するイオンの濃度が、小さい半径を有するイオンの濃度よりも大きいが、より深い深さでは、より小さい半径を有するイオンの濃度が、より大きい半径を有するイオンの濃度よりも大きい。例えば、イオン交換プロセスにおいて単一のＮａおよびＫ含有浴が使用される場合、浅い深さでは、ガラス系物品中のＫ＋イオンの濃度がＮａ＋イオンの濃度より大きく、より深い深さでは、Ｎａ＋イオンの濃度がＫ＋イオンの濃度よりも大きい。これは、部分的には、より小さい一価イオンに代わってガラス中に交換される一価イオンの寸法によるものである。このようなガラス系物品では、表面またはその近くの領域は、表面またはその付近のより大きい量のより大きいイオン（すなわち、Ｋ＋イオン）に起因して、より大きなＣＳとなる。このより大きなＣＳは、表面または表面付近のより急な傾斜（すなわち、表面における応力プロファイルにおけるスパイク）を有する応力プロファイルによって示され得る。
【００６６】
１または２以上の金属酸化物の濃度グラジエントまたは変化は、本明細書に先に記載したようにガラス系基板を化学的に強化して、ガラス系基板中の複数の第１の金属イオンを複数の第２の金属イオンに交換することにより作られる。第１のイオンは、リチウム、ナトリウム、カリウムおよびルビジウムのイオンであってよい。第２の金属イオンは、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムのうちの１つのイオンであってもよいが、第２のアルカリ金属イオンは、第１のアルカリ金属イオンのイオン半径より大きいイオン半径を有する。第２の金属イオンは、その酸化物（例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏまたはそれらの組み合わせ）としてガラス系基板中に存在する。
【００６７】
１または２以上の実施態様において、金属酸化物濃度グラジエントは、ＣＴ層３２７を含む、ガラス系物品の厚さｔの実質的部分または全厚さｔにわたって広がっている。１または２以上の実施態様において、金属酸化物の濃度は、ＣＴ層３２７において約０．５モル％以上である。いくつかの実施態様において、金属酸化物の濃度は、ガラス系物品の厚さ全体にわたって約０．５モル％以上（例えば、約１モル％以上）であってよく、第１の表面３０２および／または第２の表面３０４において最大となり、第１の表面３０２と第２の表面３０４との間の点における値まで実質的に一定割合で減少する。その地点で、金属酸化物の濃度は全厚さｔに沿って最も少ないが、濃度はその地点でゼロでもない。換言すれば、その特定の金属酸化物の非ゼロ濃度は、厚さｔ（本明細書に記載）の実質的部分または全厚さｔに沿って広がる。いくつかの実施態様において、ＣＴ層３２７において特定の金属酸化物中の濃度が最低となる。ガラス系物品中の特定の金属酸化物の全濃度は、約１モル％〜約２０モル％の範囲であり得る。
【００６８】
１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は第１の金属酸化物濃度と第２の金属酸化物濃度を含み、第１の金属酸化物濃度は約０・ｔ〜約０．５ｔの第１の厚さ範囲に沿って約０モル％〜約１５モル％の範囲であり、第２の金属酸化物濃度は約０マイクロメートル〜約２５マイクロメートル（または約０マイクロメートル〜約１２マイクロメートル）の第２の厚さ範囲から約０モル％〜約１０モル％の範囲内であるが、第１の金属酸化物および第２の金属酸化物の一方または両方の濃度はガラス系物品の全厚または実質的部分に沿ってゼロではない。ガラス系物品は任意の第３の金属酸化物濃度を含むことができる。第１の金属酸化物はＮａ２Ｏを含むことができ、第２の金属酸化物はＫ２Ｏを含むことができる。
【００６９】
金属酸化物の濃度は、そのような金属酸化物の濃度グラジエントを有するように改質される前のガラス系物品中の金属酸化物の基準量から決めることができる。
【００７０】
１または２以上の実施態様において、Ｚ．Ｔａｎｇら、Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｆｒａｎｇｉｂｉｌｉｔｙ  ａｎｄ  Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ  Ｇｌａｓｓ．  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ（２０１４）５４：９０３−９１２に記載の「脆性試験」により測定される、それらの破壊され方およびそのような破壊から生じる断片に関してガラス系物品を説明することができる。１または２以上の実施態様において、破壊するときに、ガラス系物品が、（破壊前の）ガラス系物品の平方インチ当たり（または６．４５１６平方センチメートル当たり）２つの以上の断片に破壊される。いくつかのケースでは、ガラス系物品が、（破壊前の）ガラス系物品の平方インチ当たり（または６．４５１６平方センチメートル当たり）３以上、４以上、５以上または１０以上の断片に破壊される。いくつかの例では、破壊される場合、ガラス系物品は、断片の５０％以上が（破壊前の）ガラス系物品の表面積の５％未満、２％未満または１％未満の表面積を有するように、断片に破壊され、また、用いたサンプル寸法は５．０８ｃｍ×５．０８ｃｍ（２インチ×２インチ）角であった。ある実施態様では、破壊される場合、ガラス系物品は、断片の９０％以上または１００％が（破壊前の）ガラス系物品の表面積の５％未満、２％未満または１％未満の表面積を有するように、断片に破壊される。
【００７１】
１または２以上の実施態様において、ガラス系物品を化学的に強化した後、得られるガラス系物品の応力プロファイル３１２は、改善された破壊抵抗を提供する。例えば、いくつかの実施態様において、破壊されたときに、ガラス系物品は、Ｚ．Ｔａｎｇら、Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｆｒａｎｇｉｂｉｌｉｔｙ  ａｎｄ  Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ  Ｇｌａｓｓ．  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ（２０１４）５４：９０３−９１２に記載の「脆性試験」により測定して、約２・ｔ以下（例えば、１．８・ｔ、１．６・ｔ、１．５・ｔ、１．４・ｔ、１．２・ｔまたは１・ｔ以下）の平均最長断面寸法を有する断片を有する。断片の数は、試験されるサンプルの面積（平方インチ）で除算され、使用されるサンプル寸法は５．０８ｃｍ×５．０８ｃｍ（２インチ×２インチ）角であった。
【００７２】
１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、約０．６５ＭＰａ・ｍ１／２以上の破壊靱性（Ｋ１Ｃ）を示すことができる。一部の場合では、破壊靱性は約０．６９ＭＰａ・ｍ１／２以上、約０．７ＭＰａ・ｍ１／２以上、約０．８ＭＰａ・ｍ１／２以上または約０．９ＭＰａ・ｍ１／２以上であってよい。一部の実施態様では、破壊靱性は約０．６５ＭＰａ・ｍ１／２〜約１ＭＰａ・ｍ１／２の範囲内であってもよい。本開示において引用される破壊靱性値（Ｋ１Ｃ）は、Ｒｅｄｄｙ，  Ｋ．Ｐ．Ｒ．  ｅｔ  ａｌ，  “Ｆｒａｃｔｕｒｅ  Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓ  ａｎｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｃｈｅｖｒｏｎ−Ｎｏｔｃｈｅｄ  Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ，”  Ｊ．  Ａｍ．  Ｃｅｒａｍ．  Ｓｏｃ．，  ７１  ［６］，  Ｃ−３１０−Ｃ−３１３  （１９８８）に開示されているシェブロンノッチ付きショートバー（ＣＮＳＢ）法により測定された値を指し、ただし、Ｙ＊ｍは、Ｂｕｂｓｅｙ，  Ｒ．Ｔ．  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｃｌｏｓｅｄ−Ｆｏｒｍ  Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｃｒａｃｋ−Ｍｏｕｔｈ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｓｔｒｅｓｓ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｆａｃｔｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｖｒｏｎ−Ｎｏｔｃｈｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｂａｒ  ａｎｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒｏｄ  Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，”  ＮＡＳＡ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍ  ８３７９６，  ｐｐ．  １−３０  （Ｏｃｔｏｂｅｒ  １９９２）の式５を用いて計算される。
【００７３】
いくつかの実施態様において、基板は、２００ｇの負荷でビッカース硬さ試験によって測定して、約５００ＨＶＮ〜約８００ＨＶＮ（ｋｇｆ／ｍｍ２）の硬度を有するものとして特徴付けることもできる。いくつかの実施態様において、ガラス系物品は、約６００ＨＶＮ〜約８００ＨＶＮの範囲内のビッカース硬さを含み得る。
【００７４】
本明細書に記載されているガラス系物品は、０Ｊ／ｍ２超〜約４０Ｊ／ｍ２の範囲内の保存引張エネルギーを示すことができる。一部の場合において、保存引張エネルギーは、約５Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２、約１０Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２、約１５Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２、約２０Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約３５Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約３０Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約２５Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約２０Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約１５Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約１０Ｊ／ｍ２、約１０Ｊ／ｍ２〜約３０Ｊ／ｍ２、約１０Ｊ／ｍ２〜約２５Ｊ／ｍ２、約１５Ｊ／ｍ２〜約３０Ｊ／ｍ２、約１５Ｊ／ｍ２〜約２５Ｊ／ｍ２、約１８Ｊ／ｍ２〜約２２Ｊ／ｍ２、約２５Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２または約２５Ｊ／ｍ２〜約３０Ｊ／ｍ２の範囲内であってよい。１または２以上の実施態様の熱的および化学的強化ガラス系物品は、約６Ｊ／ｍ２以上、約１０Ｊ／ｍ２以上、約１５Ｊ／ｍ２以上または約２０Ｊ／ｍ２以上の保存引張エネルギーを示すことができる。
【００７５】
保存引張エネルギーは、以下の式（２）を使用して計算することができる。
【００７６】
保存引張エネルギー（Ｊ／ｍ２）＝［（１−ν）／Ｅ］ ∫（σ＾２）（ｄｔ）          （２）
式中、ν はポアソン比、Ｅはヤング率（ＭＰａ）、σは応力（ＭＰａ）であり、引張領域のみの厚さ（マイクロメートル）にわたって積分を計算する。本開示で引用されるヤング率値の各々は、「金属と非金属部分の両方における欠陥検出のための共鳴超音波分光法の標準ガイド」と題するＡＳＴＭ  Ｅ２００１−１３に記載された一般的なタイプの共鳴超音波分光技術によって測定された値を指す。
【００７７】
本明細書に記載されたガラス系物品は、通常、約７０ＧＰａ以上（例えば、約７０ＧＰａ〜約１００ＧＰａ、約７２ＧＰａ〜約１００ＧＰａ、約７５ＧＰａ〜約１００ＧＰａ、約７６ＧＰａ〜約１００ＧＰａ、約７８ＧＰａ〜約１００ＧＰａ、約８０ＧＰａ〜約１００ＧＰａ、約８２ＧＰａ〜約１００ＧＰａ、約８４ＧＰａ〜約１００ＧＰａ、約８６ＧＰａ〜約１００ＧＰａ、約８８ＧＰａ〜約１００ＧＰａ、約９０ＧＰａ〜約１００ＧＰａ、約７０ＧＰａ〜約９５ＧＰａ、約７０ＧＰａ〜約９０ＧＰａ、約７０ＧＰａ〜約８８ＧＰａ、約７０ＧＰａ〜約８６ＧＰａ、約７０ＧＰａ〜約８５ＧＰａ、約７０ＧＰａ〜約８４ＧＰａ、約７０ＧＰａ〜約８２ＧＰａまたは約７０ＧＰａ〜約８０ＧＰａの範囲内）のヤング率を有する。ガラス系物品の組成に固有のヤング率は、そこから生成される最終的ガラス系物品に対して、外因性の性質である所望の高剛性を提供することができる。
【００７８】
いくつかの実施態様において、ガラス系物品は、薄圧延技術を介するガラス系物品の形成を可能にする低液相粘度を含む。本明細書で使用される「液相粘度」という用語は、液相温度での溶融ガラスの粘度を指し、「液相温度」という用語は、溶融ガラスが溶融温度から冷却するときに結晶が最初に現れる温度（または温度が室温から上昇するときに最後の結晶が溶融する温度）を指す。一般に、本明細書に記載のガラス系物品（またはそのような物品を形成するために使用される組成物）は、約１００キロポアズ（ｋＰ）未満の液相粘度を有する。いくつかの実施態様において、ガラス系物品（またはそのような物品を形成するために使用される組成物）は、約８０ｋＰ未満、約６０ｋＰ未満、約４０ｋＰ未満、約３０ｋＰ未満（例えば、約１５ｋＰ〜約３０ｋＰの範囲内）の液相粘度を示す。液相粘度は以下の方法で決める。最初に、ガラスの液相温度を、「グラジエント炉法によるガラスの液相温度の測定のための標準的実践」と題するＡＳＴＭ  Ｃ８２９−８１（２０１５）に従って測定する。次に、液相温度におけるガラスの粘度を、「軟化点より上のガラスの粘度を測定するための標準的実践」と題するＡＳＴＭ  Ｃ９６５−９６（２０１２）に従って測定する。
【００７９】
１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、約４Ｎ〜約７Ｎ、約４．５Ｎ〜約７Ｎ、約５Ｎ〜約７Ｎ、約４Ｎ〜約６．５Ｎ、約４Ｎ〜約６Ｎまたは約５Ｎ〜約６Ｎの範囲内のヌープ横方向亀裂スクラッチ閾値を示す。本明細書で使用されるヌープスクラッチ横方向亀裂閾値は、横方向亀裂の開始点である（５回のスクラッチのうち３回以上）。一連の増加する一定負荷スクラッチ（負荷毎に最低３回、しかし信頼水準を高めるに負荷毎の回数を増やすことができる）を実行して、ヌープスクラッチ閾値を特定する。ヌープスクラッチ横方向亀裂閾値試験では、各負荷に対して、ガラス基板および／または物品のサンプルをヌープ圧子で１０ｍｍの長さにわたって０．２５ｍｍ／ｓの速度でスクラッチした。ヌープスクラッチ閾値範囲は、試験片を以下の３つの欠陥モードの１つと比較することによって決定することができる：１）溝の幅の２倍を超える持続的な側面の亀裂、２）溝内に損傷が含まれるが、溝の幅の２倍未満である側面の亀裂があり、肉眼で見える損傷がある、または３）溝の幅の２倍より大きい大きな表面下の横方向亀裂の存在、および／または、スクラッチの最高度での中央亀裂。スクラッチ閾値は、５つのうちの３つ以上で欠陥が発生しない最高負荷である。
【００８０】
１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、約１０ｋｇｆ以上、約１２ｋｇｆ以上、または約１５ｋｇｆ以上の範囲のビッカース圧子破壊閾値を示す。ある場合には、ガラス系物品は、約１５ｋｇｆ〜約２５ｋｇｆの範囲のビッカース圧痕破壊閾値を示す。本明細書中で使用される場合、ビッカース圧痕破壊閾値は、圧痕部位の少なくとも１つのコーナーから広がる中央／半径方向亀裂（５つの圧痕事象の３つ以上において）の開始点である。ビッカース圧痕破壊閾値試験では、ガラス基板および物品のサンプルを、負荷増加させながらダイヤモンドチップ（１３６°の角度）で繰り返し圧痕をつけた。各圧痕付けは、くぼみの各角から１つずつ、４つの半径方向の亀裂を生成する可能性がある。各圧痕負荷における半径方向の亀裂の平均数を数えることによって、亀裂閾値は、くぼみあたり平均２つの亀裂（または５０％の亀裂閾値）が存在する負荷である。
【００８１】
１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、摩耗リング・オン・リング（ＡＲＯＲ）試験に供したときに改善された表面強度を示す。材料の強度は、破断が生じる応力である。ＡＲＯＲ試験は、平らなガラス試験片を試験するための表面強度測定であり、「周囲温度での高度なセラミックの単調な等価曲げ強度の標準試験方法」と題するＡＳＴＭ  Ｃ１４９９−０９（２０１３）が、本明細書に記載のＡＲＯＲ試験方法論の基礎として役立つ。ＡＳＴＭ  Ｃ１４９９−０９の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。１つの実施態様において、ガラス試料は、「曲げによるガラスの強度の標準試験方法（破断係数の決定）」と題されたＡＳＴＭ  Ｃ１５８−０２（２０１２年）の「摩耗手順」と題する附属書Ａ２に記載の方法および装置を用いて、ガラスサンプルに送達された９０グリットの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粒子を用いて、リングオンリング試験の前に、摩耗される。ＡＳＴＭ  Ｃ１５８−０２の内容および特に附属書２の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００８２】
リングオンリング試験の前に、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８−０２の図Ａ２．１に示す装置を使用して、ガラス系物品の表面をＡＳＴＭ  Ｃ１５８−０２、付属書２に記載されているように摩耗して、サンプルの表面欠陥状態を標準化および／または制御する。摩耗材は、典型的には、３０４ｋＰａ（４４ｐｓｉ）の空気圧を用いて１５ｐｓｉの負荷でガラス系物品の表面１１０上にサンドブラストされるが、以下の実施例では、摩耗材を他の負荷（例えば、２５ｐｓｉまたは４５ｐｓｉ）で表面１１０にサンドブラストした。空気流が確立された後、５ｃｍ３の摩耗材を漏斗に投棄し、摩耗材を導入した後に、サンプルを５秒間サンドブラストする。
【００８３】
ＡＲＯＲ試験のために、図５に示すような少なくとも１つの摩耗面４１０を有するガラス系物品を、同様に図５に示されるように、異なる大きさの２つの同心リングの間に配置して、等価曲げ強さ（すなわち、２つの同心リングの間の曲げに付したときに、材料を維持することができる最大応力）を決めた。ＡＲＯＲ構成４００において、摩耗ガラス系物品４１０は、直径Ｄ２を有する支持リング４２０によって支持される。力Ｆは、負荷セル（図示せず）によってガラス系物品の表面に直径Ｄ１の負荷リング４３０によって加えられる。
【００８４】
負荷リングと支持リングの直径の比Ｄ１／Ｄ２は、約０．２〜約０．５の範囲であり得る。一部の実施態様では、Ｄ１／Ｄ２は、約０．５である。負荷および支持リング１３０，１２０は、支持リング直径Ｄ２の０．５％以内に同心に整列されるべきである。試験に使用される負荷セルは、いかなる負荷でも選択された範囲内の±１％以内の精度が必要である。いくつかの実施態様において、試験は２３±２℃の温度および４０±１０％の相対湿度で実施される。
【００８５】
固定具設計の場合、負荷リング４３０の突出面の半径ｒは、ｈ／２≦ｒ≦３ｈ／２であり、ｈはガラス系物品４１０の厚さである。負荷および支持リング４３０，４２０は、典型的には、硬度ＨＲｃ＞４０の硬化鋼で作られる．ＡＲＯＲ固定具は市販されている。
【００８６】
ＡＲＯＲ試験の意図された欠陥メカニズムは、負荷リング４３０内の表面４３０ａから始まるガラス系物品４１０の破壊を観察することである。この領域の外側、すなわち負荷リング４３０と支持リング４２０との間で生じる欠陥は、データ分析から除外される。しかしながら、ガラス系物品４１０の薄さおよび高強度のために、試験片厚さｈの１／２を超える大きなたわみが観察されることがある。したがって、負荷リング４３０の下側から発生する高い割合の欠陥を観察することは珍しいことではない。応力は、リングの内側および下方の両方における応力発生（ひずみゲージ解析によって収集される）およびそれぞれの検体における欠陥の起源を知らなければ、正確に計算することはできない。したがって、ＡＲＯＲ試験は、測定された応答として欠陥時のピーク負荷に焦点を合わせるものである。
【００８７】
ガラス系物品の強さは、表面の傷の存在に依存する。しかしながら、ガラスの強度は本質的に統計的であるため、所定のサイズの傷がある可能性は正確に予測することはできない。従って、一般に、得られたデータの統計的表現として、確率分布を使用することができる。
【００８８】
いくつかの実施態様において、本明細書に記載のガラス系物品は、表面を摩耗するために２５ｐｓｉまたは４５ｐｓｉの負荷を使用するＡＲＯＲ試験によって決定される、２０ｋｇｆ以上、および約３０ｋｇｆまでの表面または等価曲げ強さを有する。他の実施態様において、表面強度は２５ｋｇｆ以上、さらに他の実施態様においては、３０ｋｇｆ以上である。
【００８９】
いくつかの実施態様において、本明細書に記載のガラス系物品は、インバーティド・ボール・オン・サンドペーパー（ＩＢｏＳ）試験における性能に関して記載することができる。ＩＢｏＳ試験は、図６に模式的に示すように、携帯または手持ち式の電子デバイスで使用されるガラス系物品で典型的に起る損傷導入と曲げによる欠陥の主なメカニズムを模倣する動的コンポーネントレベルの試験である。野外で、ガラス系物品の上面に損傷導入（図７のａ）が発生する。ガラス系物品の上面で破壊が始まり、損傷がガラス系物品を貫通する（図７のｂ）、またはガラス系物品の上面の曲げから、またはガラス系物品の内側部分から破壊が進行する（図７のｃ）。ＩＢｏＳ試験は、同時にガラスの表面に損傷を与え動的負荷下で曲げを加えるように設計されている。いくつかの例では、ガラス系物品は、圧縮応力を有する場合、同じガラス系物品が圧縮応力を有さない場合よりも、改善された落下性能を示す。
【００９０】
ＩＢｏＳ試験装置が、図６に概略的に示されている。装置５００は、テストスタンド５１０とボール５３０とを含む。ボール５３０は、例えば、ステンレス鋼ボールなどの硬質または固体のボールである。１つの実施態様において、ボール５３０は直径１０ｍｍの４．２グラムのステンレス鋼ボールである。ボール５３０は、所定の高さｈからガラス系物品サンプル５１８上に直接落とされる。テストスタンド５１０は、花崗岩等の硬質の剛性材料を含む固体ベース５１２を有する。表面に摩耗材が配されたシート５１４を、摩耗材を有する面が上側を向くように、固体ベース５１２の上面に配置する。いくつかの実施態様において、シート５１４は、３０グリットの表面を有するサンドペーパーであり、他の実施態様では、１８０グリットの表面である。ガラス系物品サンプル５１８が、ガラス系物品サンプル５１８とシート５１４との間に空隙５１６が存在するように、サンプルホルダー５１５によりシート５１４の上方に保持される。シート５１４とガラス系物品サンプル５１８との間の空隙５１６によって、ガラス系物品サンプル５１８が、ボール５３０により衝突されたときに、シート５１４の摩耗面に触れるように曲がることができる。一つの実施態様において、ガラス系物品サンプル２１８は、ボール衝突の点のみに曲げを維持して再現性を確保するように全てのコーナーがクランプされる。一部の実施態様では、サンプルホルダー５１４とテストスタンド５１０が、約２ｍｍまでのサンプル厚さを収容するように適合されている。空隙５１６は、約５０μｍ〜約１００μｍの範囲内にある。空隙５１６は、材料の剛性の差（ヤング率、Ｅｍｏｄ）を調整するように適合されるが、サンプルのヤング率および厚さもそこに含まれる。ボール５３０の衝突時にガラス系物品サンプル５１８が破壊した場合に断片を回収するために、接着剤テープ５２０を用いてガラス系物品サンプルの上面を覆うことができる。
【００９１】
様々な材料を摩耗面として使用することができる。１つの特定の実施態様では、摩耗面は、炭化ケイ素またはアルミナサンドペーパー、加工サンドペーパー、または同等の硬度および／または鋭さを有する当業者に知られている任意の摩耗材などのサンドペーパーである。一部の実施態様では、コンクリートやアスファルトのいずれかよりも一貫している表面形状、およびサンプル表面の損傷の所望のレベルを生成する粒径と鋭さを有するので、３０グリットのサンドペーパーを使用することができる。
【００９２】
１つの態様では、上述した装置５００を使用してＩＢｏＳ試験を実施する方法６００が図８に示されている。ステップ６１０において、ガラス系物品サンプル（図６の２１８）が先に記載されたテストスタンド５１０内に配置され、ガラス系物品サンプル５１８と摩耗面を有するシート５１４との間に空隙５１６が形成されるように、サンプルホルダー５１５に固定される。方法６００は、摩耗面を有するシート５１４が既にテストスタンド５１０内に置かれていると仮定する。しかしながら、いくつかの実施態様において、摩耗材を有する表面が上を向くようにシート５１４をテストスタンド５１０内に置くことを含む。いくつかの実施態様（ステップ６１０ａ）では、ガラス系物品サンプル５１８をサンプルホルダ５１０内に固定する前に、ガラス系物品サンプル５１８の上面に接着テープ５２０を貼り付ける。
【００９３】
ステップ５２０においては、予め定められた質量および大きさの中実ボール５３０がガラス系物品サンプル５１８の上面に所定の高さｈから、上面のほぼ中心（すなわち、中心から１ｍｍ、または３ｍｍ、または５ｍｍ、または１０ｍｍ以内）においてボール５３０が上面（または上面に貼られた接着テープ５２０）に衝突するように、落下する。ステップ５２０で衝撃が加えられた後、ガラス系物品サンプル５１８に対する損傷の程度が判定される（ステップ６３０）。上述したように、本明細書では、「破壊」という用語は、基板が落下したり、物体によって衝撃を受けた場合に、基板の厚さ全体および／または表面全体わたって亀裂が伝播することを意味する。
【００９４】
方法６００では、他のタイプ（例えば、コンクリートまたはアスファルト）の落下試験表面の繰り返し使用で観察された「老化」効果を避けるために、摩耗面を有するシート５１８を各落下の後に交換することができる。
【００９５】
様々な所定の落下高さｈおよび増加が、方法６００において典型的に使用される。試験は、例えば、開始するために最小落下高さ（例えば、約１０〜２０ｃｍ）を利用することができる。次に、設定された増加または可変増加のいずれかによって連続的な落下について高さを増加させることができる。方法６００に記載された試験は、ガラス系物品サンプル５１８がいったん破れたり破壊すると、停止する（ステップ６３１）。あるいは、落下高さｈが、破壊することなく最大落下高さ（例えば、約１００ｃｍ）に達した場合、方法３００の落下試験を停止してもよいし、破壊が生じるまでステップ５２０を最大高さで繰り返すようにしてもよい。
【００９６】
一部の実施態様において、方法６００のＩＢｏＳ試験は、各所定の高さｈにおいて各ガラス系物品サンプル５１８上で１回のみ行う。しかしながら、他の実施態様おいては、各サンプルを、各高さにおいて複数回の試験に付することができる。
【００９７】
ガラス系物品サンプル５１８の破壊が起こった場合（図８のステップ６３１）、方法６００によるＩＢｏＳ試験を終了する（ステップ６４０）。所定の落下高さでのボールの落下による破壊が観察されない場合（ステップ６３２）、落下高さは所定の増分（ステップ６３４）、例えば５、１０、２０ｃｍなどで増加し、ステップ６２０および６３０が、サンプル破壊が観察されるまで（６３１）、またはサンプル破壊なしに最大試験高さに達するまで（６３６）、繰り返される。ステップ６３１または６３６のいずれかに達すると、方法６００による試験を終了する。
【００９８】
前述したインバーティド・ボール・オン・サンドペーパー（ＩＢｏＳ）試験に付された場合、本明細書に記載のガラス系物品の実施態様は、１００ｃｍの高さからガラスの表面上にボールを落下させた場合に約６０％以上の残存率を有する。例えば、ガラス系物品は、５つの同一の（またはほぼ同一の）サンプル（すなわち、ほぼ同じ組成を有し、強化された場合、ほぼ同じ圧縮応力および圧縮深さを有する、または本明細書に記載のような圧縮応力層）のうちの３つが、所定の高さ（ここでは１００ｃｍ）から落下したときに破壊することなくＩＢｏＳ落下試験に耐える場合、所定の高さから落下させた場合に６０％の残存率を有すると記載される。他の実施態様において、強化されているガラス系物品の８０ｃｍＩＢｏＳ試験における残存率は約７０％以上であり、他の実施態様においては、約８０％以上であり、さらに他の実施態様においては、約９０％以上である。他の実施態様では、ＩＢｏＳ試験で１００ｃｍの高さから落下された強化されたガラス系物品の残存率は、約６０％以上であり、他の実施態様では約７０％以上であり、さらに他の実施態様では約８０％以上であり、他の実施態様では、約９０％以上である。１または２以上の実施態様において、ＩＢｏＳ試験で１５０ｃｍの高さから落下された強化されたガラス系物品の残存率は、約６０％以上であり、他の実施態様では約７０％以上であり、さらに他の実施態様では約８０％以上であり、他の実施態様では、約９０％以上である。
【００９９】
上述したＩＢｏＳ試験方法および装置を用いて所定の高さから落下させたときのガラス系物品の残存率を決めるために、ガラス系物品の少なくとも５つの同一の（またはほぼ同一の）サンプル（すなわち、ほぼ同じ組成を有し、強化した場合、ほぼ同じ圧縮応力および圧縮の深さまたは層を有する）を試験するが、より大きい数（例えば、１０，２０，３０等）のサンプルを試験に供して試験結果の信頼水準を上げることができる。各サンプルは所定の高さ（例えば１００ｃｍまたは１５０ｃｍ）から１回落下されるか、または所定の高さに達するまで破壊することなく次第に高い高さから落下し、視覚的に（すなわち裸眼で）破壊の証拠（サンプルの厚さ全体および／または表面全体にわたる亀裂の形成および伝播）を検査する。サンプルは、所定の高さから落下した後に破壊が観察されない場合に落下試験で「残存」したと見なされ、所定の高さ以下の高さからサンプルを落下したときに破壊が観察された場合、サンプルは「欠陥がある」（または「残存していない」）と見なされる。残存率は、落下試験で残存したサンプル集団のパーセンテージであると決定される。例えば、１０のグループのうち７つのサンプルが所定の高さから落下したときに破壊しなかった場合、ガラスの残存率は７０％となる。
【０１００】
本明細書に記載のガラス系物品は透明であってもよい。１または２以上の実施態様において、ガラス系物品は、約３ミリメートル以下の厚さ、例えば１ミリメートル以下の厚さを有することができ、約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍの範囲内の波長にわたって約８８％以上の透過率を示す。
【０１０１】
ガラス系物品は、実質的に白色を示すこともできる。例えば、ガラス系物品は、約８８以上のＬ＊値、約−３〜約＋３の範囲内のａ＊値、および約−６〜約＋６の範囲内のｂ＊値のＣＩＥ発光体Ｆ０２の下でのＣＩＥＬＡＢ色空間座標を示すことができる。あるいは、ガラス系物品は、約４０以下のＬ＊値、約−３〜約＋３の範囲内のａ＊値、および約−６〜約＋６の範囲内のｂ＊値のＣＩＥ発光体Ｆ０２の下でＣＩＥＬＡＢ色空間座標を示すことができる。そのような色空間座標は、他のＣＩＥ発光体（例えば、Ｄ６５）の下に存在してもよい。
【０１０２】
基板の選択は特に限定されない。いくつかの例では、ガラス系物品は、イオン交換のための高いカチオン拡散性を有するものとして説明することができる。１または２以上の実施態様において、ガラスまたはガラスセラミックは高速イオン交換能を有する、すなわち、ガラスまたはガラスセラミックは、４６０℃で約４５０μｍ２／時間以上または４６０℃で約５００μｍ２／時間以上の一価イオン拡散性を示す。１または２以上の実施態様において、ガラスまたはガラスセラミックは、４６０℃で約４５０μｍ２／時間以上または４６０℃で約５００μｍ２／時間以上のナトリウムイオン拡散性を示す。１または２以上の実施態様において、ガラスまたはガラスセラミックは、４６０℃で約４５０μｍ２／時間以上または４６０℃で約５００μｍ２／時間以上のカリウムイオン拡散性を示す。
【０１０３】
ガラス系物品は、非晶質基板、結晶性基板またはそれらの組み合わせ（例えば、ガラスセラミック基板）を含んでもよい。１または２以上の実施態様において、ガラス系物品基板（本明細書に記載のように化学的強化される前）は、モルパーセント（モル％）で以下のガラス組成を有することができる。
【０１０４】
約４０〜約８０の範囲のＳｉＯ２、約１０〜約３０の範囲のＡｌ２Ｏ３、約０〜約１０の範囲のＢ２Ｏ３、約０〜約２０の範囲のＲ２Ｏおよび約０〜約１５の範囲のＲＯである。本明細書で使用される場合、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのようなアルカリ金属酸化物の合計量を指す。本明細書で使用されるＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯなどのアルカリ土類金属酸化物の合計量を意味する。いくつかの例では、組成物は、約０モル％〜約５モル％の範囲内のＺｒＯ２および約０モル％〜約１５モル％の範囲内のＰ２Ｏ５の一方または両方を含むことができる。ＴｉＯ２は、約０モル％〜約２モル％存在することができる。
【０１０５】
一部の実施態様において、ガラス組成は、ＳｉＯ２を、モル％で、約４５〜約８０、約４５〜約７５、約４５〜約７０、約４５〜約６５、約４５〜約６０、約４５〜約６５、約４５〜約６５、約５０〜約７０、約５５〜約７０、約６０〜約７０、約７０〜約７５、約７０〜約７２または約５０〜約６５の範囲内の量で含んでいてもよい。
【０１０６】
一部の実施態様において、ガラス組成は、Ａｌ２Ｏ３を、モル％で、約５〜約２８、約５〜約２６、約５〜約２５、約５〜約２４、約５〜約２２、約５〜約２０、約６〜約３０、約８〜約３０、約１０〜約３０、約１２〜約３０、約１２〜約１８または約１２〜約１４の範囲内の量で含んでいてもよい。
【０１０７】
１または２以上の実施態様において、ガラス組成物は、Ｂ２Ｏ３を、モル％で、約０〜約８、約０〜約６、約０〜約４、約０．１〜約８、約０．１〜約６、約０．１〜約４、約１〜約１０、約２〜約１０、約４〜約１０、約２〜約８、約０．１〜約５または約１〜約３の範囲内の量で含んでいてもよい。一部の例において、ガラス組成物はＢ２Ｏ３を実質的に含まなくてよい。本明細書中で使用される場合、組成物の成分に関して「実質的に含まない」という句は、その成分が初期バッチ中に組成物に積極的にまたは意図的に添加されないことを意味するが、約０．００１モル％未満の量で不純物として存在してもよい。
【０１０８】
いくつかの実施態様において、ガラス組成物は、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＺｎＯのような１または２以上のアルカリ土類金属酸化物を含むことができる。いくつかの実施態様において、１または２以上のアルカリ土類金属酸化物の合計量は、約１５モル％までの非ゼロ量であってよい。１または２以上の特定の実施態様において、アルカリ土類金属酸化物のいずれかの合計量は、約１４モル％までの、約１２モル％までの、約１０モル％までの、約８モル％までの、約６モル％までの、約４モル％までの、約２モル％までの、または約１．５モル％までの非ゼロ量であってよい。いくつかの実施態様において、１または２以上のアルカリ土類金属酸化物のモル％での合計量は、約０．１〜１０、約０．１〜８、約０．１〜６、約０．１〜５、約１〜１０、約２〜１０または約２．５〜８の範囲内であってよい。ＭｇＯの量は、約０モル％〜約５モル％（例えば、約２モル％〜約４モル％）の範囲内であってよい。ＺｎＯの量は、約０〜約２モル％（例えば、約０．１モル％〜約２モル％、約０．１モル％〜約１モル％または約０．５モル％〜約１．５モル％）の範囲内であってよい。ＣａＯの量は、約０モル％〜約２モル％であってよい。１または２以上の実施態様において、ガラス組成物は、ＭｇＯを含んでいてもよいし、ＣａＯおよびＺｎＯを実質的に含まなくてもよい。１つの変形では、ガラス組成物は、ＣａＯまたはＺｎＯのいずれか１つを含んでいてもよいし、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＺｎＯの他のものを実質的に含まなくてもよい。１または２以上の特定の実施態様において、ガラス組成物は、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＺｎＯのアルカリ土類金属酸化物の２つだけを含んでいてもよいし、第３の土類金属酸化物は実質的に含まなくてもよい。
【０１０９】
ガラス組成物中のアルカリ金属酸化物Ｒ２Ｏのモル％での合計量は、約５〜約２０、約５〜約１８、約５〜約１６、約５〜約１５、約５〜約１４、約５〜約１２、約５〜約１０、約５〜約８、約５〜約２０、約６〜約２０、約７〜約２０、約８〜約２０、約８〜約１８、約８〜約１６、約８〜約１４、約８〜約１２または約８〜約１１の範囲内であってよい。
【０１１０】
１または２以上の実施態様において、ガラス組成物は、Ｎａ２Ｏを、約０モル％〜約１８モル％、約０モル％〜約１６モル％または約０モル％〜約１４モル％、約０モル％〜約１２モル％、約１モル％〜約１８モル％、約１モル％〜約１６モル％、約１モル％〜約１４モル％、約１モル％〜約１２モル％、約１モル％〜約１０モル％、約１モル％〜約８モル％、約１モル％〜約５モル％、約１モル％〜約４モル％または約１モル％〜約３モル％の範囲内の量で含む。いくつかの実施態様において、組成物は約４モル％未満のＮａ２Ｏを含んでよい。
【０１１１】
いくつかの実施態様において、Ｌｉ２ＯおよびＮａ２Ｏの量は、成形性とイオン交換性のバランスをとるために特定の量または比に制御される。例えば、Ｌｉ２Ｏの量が増加すると、液相粘度が低下し、いくつかの成形方法が使用されないことがある。しかしながら、そのようなガラス組成物は、本明細書に記載されるように、より深いＤＯＣレベルにイオン交換される。Ｎａ２Ｏの量は、液相粘度を変えることができるが、より深いＤＯＣレベルへのイオン交換を抑制することができる。１または２以上の実施態様において、Ｌｉ２Ｏ含有ガラス組成物（または、Ｎａ＋のＬｉ＋への交換が主要な強化機構である組成物）における所定の深さでの充分な応力を得るために、１または２以上の実施態様のガラス組成物は、約０．３を超える、約０．４５以上、約０．５以上または約０．７以上のＬｉ２Ｏ／（Ｒ２Ｏ）の組成比を含む。本明細書に記載のガラス系物品、特にＮａ２Ｏを含むガラス系物品（またはＫ＋のＮａ＋への交換が主要な強化機構である組成物）におけるより深い深さにおいてより高いＣＳ値を維持するために、１または２以上の実施態様のガラス組成物は、約０．３を超える、約０．５以上または約０．７以上のＮａ２Ｏ／（Ｒ２Ｏ）の組成比を含む。
【０１１２】
１または２以上の実施態様において、ガラス組成物はＫ２Ｏを約５モル％未満、約４モル％未満、約３モル％未満、約２モル％未満または約１モル％未満の量で含んでいてもよい。１または２以上の別の実施態様において、ガラス組成物は、本明細書で定義されるように、Ｋ２Ｏを実質的に含まなくてもよい。
【０１１３】
１または２以上の実施態様において、ガラス組成は、Ｌｉ２Ｏを、約０モル％〜約１８モル％、約０モル％〜約１５モル％または約０モル％〜約１０モル％、約０モル％〜約８モル％、約０モル％〜約６モル％、約０モル％〜約４モル％または約０モル％〜約２モル％の量で含んでいてもよい。いくつかの実施態様において、ガラス組成物は、Ｌｉ２Ｏを、約２モル％〜約１０モル％、約４モル％〜約１０モル％、約６モル％〜約１０モル、または約５モル％〜約８モル％の量で含んでいてもよい。１または２以上の別の実施態様において、ガラス組成物は、本明細書で定義されるように、Ｌｉ２Ｏを実質的に含まなくてもよい。
【０１１４】
１または２以上の実施態様において、ガラス組成物はＦｅ２Ｏ３を含んでいてもよい。そのような実施態様において、Ｆｅ２Ｏ３は、約１モル％未満、約０．９モル％未満、約０．８モル％未満、約０．７モル％未満、約０．６モル％未満、約０．５モル％未満、約０．４モル％未満、約０．３モル％未満、約０．２モル％未満、約０．１モル％未満、およびそれらの間の全ての範囲および下位範囲の量で存在してよい。１または２以上の別の実施態様において、ガラス組成物は、本明細書で定義されるように、Ｆｅ２Ｏ３を実質的に含まなくてもよい。
【０１１５】
１または２以上の実施態様において、ガラス組成物はＺｒＯ２を含んでいてもよい。そのような実施態様において、ＺｒＯ２は、約１モル％未満、約０．９モル％未満、約０．８モル％未満、約０．７モル％未満、約０．６モル％未満、約０．５モル％未満、約０．４モル％未満、約０．３モル％未満、約０．２モル％未満、約０．１モル％未満、およびそれらの間のすべての範囲および下位範囲の量で存在してよい。１または２以上の別の実施態様において、ガラス組成物は、本明細書で定義されるように、実質的にＺｒＯ２を含まなくてもよい。
【０１１６】
１または２以上の実施態様において、ガラス組成物は、Ｐ２Ｏ５を、約０モル％〜約１０モル％、約０モル％〜約８モル％、約０モル％〜〜約６モル％、約０モル％〜約４モル％、約０．１モル％〜約１０モル％、約０．１モル％〜約８モル％、約２モル％〜約８モル％、約２モル％〜約６モル％または約２モル％〜約４モル％の範囲内で含んでいてもよい。一部の例において、ガラス組成物は実質的にＰ２Ｏ５を含まなくてもよい。
【０１１７】
１または２以上の実施態様において、ガラス組成物はＴｉＯ２を含んでいてもよい。そのような実施態様において、ＴｉＯ２は、約６モル％未満、約４モル％未満、約２モル％未満または約１モル％未満の量で存在してもよい。１または２以上の別の実施態様において、ガラス組成物は、本明細書で定義されるように、実質的にＴｉＯ２を含まなくてもよい。いくつかの実施態様において、ＴｉＯ２は、約０．１モル％〜約６モル％、または約０．１モル％〜約４モル％の範囲内の量で存在する。
【０１１８】
いくつかの実施態様において、ガラス組成物は、様々な組成関係を含むことができる。例えば、ガラス組成物は、約０〜約１、約０．４〜約１、約０．４５〜約１、約０．５〜約１または約０．６〜約１の範囲内の、Ｒ２Ｏの合計量（モル％）に対するＬｉ２Ｏの量（モル％）の比を含むことができる。
【０１１９】
いくつかの実施態様において、ガラス組成物は、約−５〜約２（例えば、約−５〜約１．５、約−５〜約１、約−５〜約０、約−５〜約−１、約−５〜約−２、約−４〜約２、約−３〜約２、約−２〜約２または約−３〜約−１）の範囲内の、Ｒ２Ｏの合計量（モル％）とＡｌ２Ｏ３の量（モル％）（Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３）との間の差異を含むことができる。
【０１２０】
いくつかの実施態様において、ガラス組成物は、約０〜約５（例えば、約０〜約４、約０〜約３、約０．１〜約４、約０．１〜約３、約１〜約３、または約１〜約２）の範囲内の、ＲｘＯの合計量（モル％）とＡｌ２Ｏ３の量（モル％）（ＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３）との間の差異を含むことができる。本明細書で使用される場合、ＲｘＯは、本明細書で定義されるＲ２ＯおよびＲＯを含む。
【０１２１】
いくつかの実施態様において、ガラス組成物は、約−４〜約５、約−２〜約４または約０．１〜約５の範囲内の、Ａｌ２Ｏ３の量（モル％）に対するＲ２Ｏの合計量（モル％）の比（Ｒ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３）を有することができる。例えば、Ａｌ２Ｏ３の量（モル％）に対するＲ２Ｏの合計量（モル％）の比（Ｒ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３）は、約−４〜約４．５、約−４〜約４、約−４〜約３．５、約−４〜約３、約−４〜約２．５、約−４〜約２、約−４〜約１．５、約−４〜約１、約−３．５〜約５、約−３〜約５、約−２．５〜約５、約−２〜約５、約−１．５〜約５、約−１〜約５、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０．１〜約４、約０．１〜約３または約０．１〜約２の範囲内であってよい。
【０１２２】
１または２以上の実施態様において、ガラス組成物は、Ａｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの組み合わせ量が約１５モル％以下（例えば、１４モル％以下、１３モル％以下、１２モル％以下、１１モル％以下または約１０．５モル％以下）である。Ａｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの組み合わせ量は、約５モル％より大きくてもよい。
【０１２３】
１または２以上の実施態様のガラス組成は、約０〜約１の範囲内の、ＲＯの合計量（モル％）に対するＭｇＯの量（モル％）の比を示すことができる。いくつかの実施態様において、ＭｇＯ／ＲＯ比は、約０〜約０．９、約０〜約０．８、約０〜約０．７、約０〜約０．６、約０〜約０．５、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１または約０．５〜約１の範囲内である。
【０１２４】
いくつかの実施態様において、ガラス組成物は造核剤を実質的に含まなくてもよい。典型的な造核剤の例は、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２などである。造核剤は、ガラス中の構成成分であり、ガラス中で微結晶の形成を開始することができるという機能の点で記載することができる。
【０１２５】
いくつかの実施態様において、ガラス基板に使用される組成物は、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＢｒ、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌ、ＫＦ、ＫＢｒ、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３およびＳｎＯ２のいずれか１または２以上から選択される少なくとも１つの清澄剤の約０モル％〜約２モル％を用いてバッチ形成することができる。１または２以上の実施態様に係るガラス組成物は、さらに、ＳｎＯ２を約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約２、約０．１〜約１、または約１〜約２の範囲で含むことができる。本明細書に開示されるガラス組成物は、実質的にＡｓ２Ｏ３および／またはＳｂ２Ｏ３を含まなくてもよい。
【０１２６】
１または２以上の実施態様において、組成物は、具体的に、６２モル％〜７５モル％のＳｉＯ２、１０．５モル％〜約１７モル％のＡｌ２Ｏ３、５モル％〜約１３モル％Ｌｉ２Ｏ、０モル％〜約４モル％のＺｎＯ、０モル％〜約８モル％のＭｇＯ、２モル％〜約５モル％のＴｉＯ２、０モル％〜約４モル％のＢ２Ｏ３、０モル％〜約５モル％のＮａ２Ｏ、０モル％〜約４モル％のＫ２Ｏ、０モル％〜約２モル％のＺｒＯ２、０モル％〜約７モル％のＰ２Ｏ５、０モル％〜約０．３モル％のＦｅ２Ｏ３、０モル％〜約２モル％のＭｎＯｘおよび０．０５モル％〜約０．２モル％のＳｎＯ２を含むことができる。
【０１２７】
１または２以上の実施態様において、組成物は、６７モル％〜約７４モル％のＳｉＯ２、１１モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、５．５モル％〜約９モル％のＬｉ２Ｏ、０．５モル％〜約２モル％のＺｎＯ、２モル％〜約４．５モル％のＭｇＯ、３モル％〜約４．５モル％のＴｉＯ２、０モル％〜約２．２モル％のＢ２Ｏ３、０モル％〜約１モル％のＮａ２Ｏ、０モル％〜約１モル％のＫ２Ｏ、０モル％〜約１モル％のＺｒＯ２、０モル％〜約４モル％のＰ２Ｏ５、０モル％〜約０．１モル％のＦｅ２Ｏ３、０モル％〜約１．５モル％のＭｎＯｘおよび０．０８モル％〜約０．１６モル％のＳｎＯ２を含むことができる。
【０１２８】
１または２以上の実施態様において、組成物は、７０モル％〜７５モル％のＳｉＯ２、１０モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、５モル％〜約１３モル％のＬｉ２Ｏ、０モル％〜約４モル％のＺｎＯ、０．１モル％〜約８モル％のＭｇＯ、０モル％〜約５モル％のＴｉＯ２、０．１モル％〜約４モル％のＢ２Ｏ３、０．１モル％〜約５モル％のＮａ２Ｏ、０モル％〜約４モル％のＫ２Ｏ、０モル％〜約２モル％のＺｒＯ２、０モル％〜約７モル％のＰ２Ｏ５、０モル％〜約０．３モル％のＦｅ２Ｏ３、０モル％〜約２モル％のＭｎＯｘおよび０．０５モル％〜約０．２モル％のＳｎＯ２を含むことができる。
【０１２９】
本明細書に記載されている、化学的に強化される前のガラス系物品の他の例示的組成物を表１Ａに示す。表１Ｂは、表１Ａに列挙された実施例について決定された選択された物理的特性を列挙する。表１Ｂに列挙された物理的特性には、密度；低温および高温ＣＴＥ；歪み、アニールおよび軟化点；１０１１ポアズ、３５ｋＰ、２００ｋＰ、液相、およびジルコン破壊温度；ジルコン分解および液相粘度；ポアソン比；ヤング率；屈折率、および応力光学係数を含む。いくつかの実施態様において、本明細書に記載のガラス系物品およびガラス基板は、３０ｐｐｍ／℃以下の高温ＣＴＥおよび／または７０ＧＰａ以上のヤング率を有し、いくつかの実施態様において、ヤング率は８０ＧＰａまでである。
【０１３０】
【表１Ａ】
2019510726.tif 000003
【０１３１】
【表１Ｂ】
2019510726.tif 000004
【０１３２】
表１Ｃは、８０％のＫＮＯ３および２０％のＮａＮＯ３を有する溶融塩浴中で４３０℃の温度で１６時間イオン交換された後の実施例Ｈの特性を示す。
【０１３３】
【表１Ｃ】
2019510726.tif 000005
【０１３４】
ここで、ガラス系物品はガラス−セラミックを含み、結晶相はβ−スポジュメン、ルチル、ガーナイトまたは他の公知の結晶相およびそれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【０１３５】
ガラス系物品は実質的に平面であってもよいが、他の実施態様は、湾曲したまたは他の形状のまたは彫刻された基板を利用することができる。いくつかの例では、ガラス系物品は、３Ｄまたは２．５Ｄ形状を有することができる。ガラス系物品は、実質的に光学的透明、透明および光散乱を含まないものであってよい。ガラス系物品は、約１．４５〜約１．５５の範囲内の屈折率を有していてもよい。本明細書で使用される場合、屈折率値は、５５０ｎｍの波長に対する値である。
【０１３６】
加えて、または代替的に、ガラス系物品の厚さは、１次元または２次元以上の寸法に沿って一定であってもよく、または審美的および／または機能的理由のためにその寸法の１または２以上に沿って変化してもよい。例えば、ガラス系物品の端部は、ガラス系物品のより中央の領域に比べて厚くてもよい。ガラス系物品の長さ、幅および厚さの寸法も、物品の用途または使用に応じて変化し得る。
【０１３７】
ガラス系物品は、それが形成される方法によって特徴付けることができる。例えば、ガラス系物品は、フロート成形可能（すなわち、フロート法により形成される）、ダウンドロー可能、特にフュージョン成形可能またはスロットドロー可能である（すなわち、フュージョンドロープロセスまたはスロットドロープロセスのようなダウンドロープロセスにより形成される）ことによって特徴付けることができる。
【０１３８】
フロート成形可能なガラス系物品は、滑らかな表面によって特徴付けられ、均一な厚さは、溶融金属、典型的にはスズの層の上に浮遊する溶融ガラスによって作られる。１つの例示的なプロセスでは、溶融スズ層の表面上に供給される溶融ガラスは、浮遊ガラスリボンを形成する。ガラスリボンがスズ浴に沿って流れるにつれて、温度が、ガラスリボンが固体ガラス系物品に凝固するまで、徐々に低下し、ガラスリボンはスズからローラー上に引き上げることができる。一度浴から出ると、ガラス系物品をさらに冷却し、アニールして内部応力を減少させることができる。ここで、ガラス系物品はガラスセラミックであり、フロート法で形成されたガラス系物品はセラミック化処理することができ、それにより、１または２以上の結晶相が生成される。
【０１３９】
ダウンドロープロセスは、比較的元の表面を有する均一な厚さのガラス系物品を生成する。ガラス系物品の平均曲げ強さは表面傷の量と大きさによって制御されるため、接触の少ない元の表面はより高い初期強度を有する。この高強度ガラス系物品を続いてさらに強化すると（例えば、化学的に）、その結果得られる強度は、覆われ磨かれた表面を有するガラス系物品の強度よりも高くなり得る。ダウンドローガラス系物品は、約２ｍｍ未満の厚さに延伸することができる。さらに、ダウンドローガラス系物品は、高価な研削および研磨をすることなく、最終用途に使用できる非常に平らで滑らかな表面を有する。ここで、ガラス系物品はガラスセラミックであり、ダウンドロープロセスから形成されたガラス系物品はセラミック化処理することができ、それにより、１または２以上の結晶相が生成される。
【０１４０】
フュージョンドロープロセスは、例えば、溶融ガラス原料を受け入れるためのチャネルを有する延伸タンクを使用する。チャネルは、チャネルの両側にチャネルの長さに沿って上に開いた堰を有する。チャンネルが溶融材料で満たされると、溶融ガラスは堰をオーバーフローする。重力のために、溶融ガラスは２つの流れるガラスフィルムとして延伸タンクの外面を流れ落ちる。延伸タンクのこれらの外面は、延伸タンクの下の端で接合するように、下方にかつ内側に延在する。２つの流れるガラスフィルムは、この端で接合して融合し、単一の流れるガラス系物品を形成する。フュージョンドロー法は、チャネル上を流れる２枚のガラスフィルムが融合するので、得られるガラス系物品の外側表面のいずれも装置のいずれの部分とも接触しないという利点を提供する。すなわち、フュージョンドローガラス系物品の表面特性が、このような接触の影響を受けない。ここで、ガラス系物品はガラスセラミックであり、フュージョンプロセスから形成されたガラス系物品はセラミック化処理することができ、それにより、１または２以上の結晶相が生成される。
【０１４１】
スロットドロープロセスは、フュージョンドロー法とは異なる。スロットドロープロセスでは、溶融した原料ガラスを延伸タンクに供給する。延伸タンクの底部には、スロットの長さに沿って伸びるノズルを持つ開いたスロットがある。溶融ガラスはスロット／ノズルを通って流れ、連続ガラス系物品として下方に引かれ、アニーリング領域に入る。ここで、ガラス系物品はガラスセラミックであり、スロットドロープロセスから形成されたガラス系物品はセラミック化処理することができ、それにより、１または２以上の結晶相が生成される。
【０１４２】
いくつかの実施態様において、ガラス系物品は、「精密ガラスロール成形プロセスおよび装置」と題する米国特許第８，７１３，９７２号、「テクスチャードシートガラスの精密ロール成形」と題する米国特許第９，００３，８３５号、「ガラスリボンを成形するための方法と装置」と題する米国特許公開第２０１５００２７１６９号および「薄いガラス物品を成形するための装置および方法」と題する米国特許公開第２００５００９９６１８号の各明細書に記載されている薄型圧延プロセスを用いて形成することができ、それらの内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる。より具体的には、ガラス系物品は、溶融ガラスの垂直の流れを提供し、約５００℃以上または約６００℃以上の表面温度に維持された一対の成形ロールを用いて溶融ガラスまたはガラス−セラミックの供給された流れを成形して、成形厚さを有する成形ガラスリボンを形成し、約４００℃以下の表面温度に維持された一対のサイジングロールを用いて成形ガラスリボンをサイジングして、成形厚さより小さな所望の厚さと所望の厚さ均一性を有するサイジングガラスリボンを作ることにより、形成することができる。ガラスリボンを形成するために使用される装置は、供給された溶融ガラス流を供給するガラス供給装置と；約５００℃以上の表面温度に維持された一対の成形ロールであって、互いに近接して間隔をおいて配置され、成形ロール間のガラス形成ギャップを定め、ガラス成形ギャップが、ガラス供給装置の下側に垂直に配されて、供給された溶融ガラス流を受け取り、成形ロール間で供給された溶融ガラス流を細くして、成形厚さを有する成形ガラスリボンを形成する一対の成形ロールと；約４００℃以下の表面温度に維持された一対のサイジングロールであって、サイジングロールは互いに近接して間隔をおいて配置されて、サイジングロールの間にガラスサイジングギャップを定め、ガラスサイジングギャップは成形ロールの下方に垂直に配されて、成形ガラスリボンを受け取り、成形ガラスリボンを細くして、所望の厚さおよび所望の厚さ均一性を有するサイジングガラスリボンを作る一対のサイジングロール；とを含むことができる。
【０１４３】
いくつかの例では、ガラスの粘度がフュージョンまたはスロットドロー法の使用を許容しない場合、薄型圧延プロセスを利用することができる。例えば、ガラスが１００ｋＰ未満の液相粘度を示す場合、薄型圧延を利用してガラス系物品を形成することができる。
【０１４４】
ガラス系物品は、表面の傷の影響を除去または減少させるために、酸摩耗されてもよいし他の方法で処理されてもよい。本開示の別の態様は、本明細書に記載のガラス系物品を含むデバイスに関する。例えば、デバイスは、ディスプレイを含む、または強化薄ガラスを必要とするいかなるデバイスも含むことができる。１または２以上の実施態様において、デバイスは、携帯電話、ラップトップパソコン、タブレット、ｍｐ３プレーヤー、ナビゲーション装置等のような携帯デバイス、または、コンピュータ、電子ディスプレイ、車両内情報／エンターテインメントシステム、掲示板、販売時点管理システム、ナビゲーションシステム等のような固定デバイスを含み得る電子デバイスである。いくつかの実施態様において、本明細書に記載のガラス系物品は、建築物品（壁、固定具、パネル、窓等）、搬送物品（例えば、自動車用途、列車、航空機、海上船舶等における艶出しまたは内装）、電気製品（例えば、洗濯機、乾燥機、食器洗い機、冷蔵庫等）またはある程度の破壊抵抗を必要とする任意の物品に組み込むことができる。図３９に示すように、電子機器１０００は、本明細書に記載の１または２以上の実施態様に係るガラス系物品１００を含むことができる。デバイス１００は、前面１０４０、背面１０６０および側面１０８０を有するハウジング１０２０と；少なくとも部分的にハウジングの内部または全体が内部にあり、少なくともコントローラ、メモリ、およびハウジングの前面にまたは隣接して位置するディスプレイ１１２０を含む電気コンポーネント（図示せず）とを含む。ガラス系物品１００は、ディスプレイ１１２０の上にあるように、ハウジングの前面にまたは前面の上に配置されたカバーとして示されている。一部の実施態様において、ガラス系物品は、バックカバーとして使用することができる。
【０１４５】
本開示の別の態様は、破壊抵抗ガラス系物品を形成する方法に関する。この方法は、約３ミリメートル以下、例えば１ミリメートル以下の厚さを定める第１の表面と第２の表面を有するガラス系基板を提供し、ガラス系基板中に本明細書に記載のように応力プロファイルを発生させて、破壊抵抗ガラス系物品を提供することを含む。１または２以上の実施態様において、応力プロファイルの発生は、ガラス系基板内に複数のアルカリイオンをイオン交換して、厚さの実質的部分（本明細書に記載）または厚さ全体に沿って変化する非ゼロアルカリ金属酸化物濃度を形成することを含む。一例では、応力プロファイルの発生は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋またはそれらの組み合わせの硝酸塩を含む温度が約３５０℃以上（例えば、約３５０℃〜約５００℃）の溶融塩浴中にガラス系基板を浸漬することを含む。一例では、溶融浴は、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３またはそれらの組み合わせを含むことができ、約４８５℃以下の温度を有することができる。別の例では、浴は、ＮａＮＯ３とＫＮＯ３との混合物を含み、約４６０℃の温度を有することができる。ガラス系基板をその浴中に、約２時間以上、約４８時間まで（例えば、約２時間〜約１０時間、約２時間〜約８時間、約２時間〜約６時間、約３時間〜約１０時間、または約３．５時間〜約１０時間）浸漬することができる。
【０１４６】
いくつかの実施態様において、この方法は、ガラス系基板を単一の浴において、または複数の浴中での連続浸漬ステップを使用する複数のステップで、化学的に強化またはイオン交換することを含むことができる。例えば、２つ以上の浴を連続的に使用することができる。１または２以上の浴の組成は、単一の金属（例えば、Ａｇ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋またはＣｓ＋）または同じ浴内の金属の組み合わせを含み得る。２つ以上の浴が利用される場合、浴は、互いに同じまたは異なる組成および／または温度を有し得る。このような各浴における浸漬時間は、同じであってもよく、または所望の応力プロファイルを提供するように変化させてもよい。
【０１４７】
この方法の１または２以上の実施態様では、より大きな表面ＣＳを生成するために、第２の浴またはその後の浴を利用することができる。いくつかの例では、この方法は、層の化学的深さおよび／またはＤＯＣに著しく影響を及ぼすことなく、より大きな表面ＣＳを生成するように、第２またはその後の浴にガラス系基板を浸漬することを含む。そのような実施態様では、第２またはそれ後の浴は、単一の金属（例えば、ＫＮＯ３またはＮａＮＯ３）または金属の混合物（ＫＮＯ３およびＮａＮＯ３）を含むことができる。第２のまたはその後の浴の温度は、より大きな表面ＣＳを生成するように調整することができる。いくつかの実施態様において、第２のまたはその後の浴におけるガラス系基板の浸漬時間も、層の化学的深さおよび／またはＤＯＣに影響を与えることなく、より大きな表面ＣＳを生成するように調整することができる。例えば、第２のまたはその後の浴における浸漬時間は、１０時間未満（例えば、約８時間以下、約５時間以下、約４時間以下、約２時間以下、約１時間以下、約３０分以下、約１５分以下または約１０分以下）であってよい。
【０１４８】
１または２以上の別の実施態様において、この方法は、本明細書に記載のイオン交換方法と組み合わせて用いることができる１または２以上の熱処理ステップを含むことができる。この熱処理は、ガラス系物品を熱処理して所望の応力プロファイルを得ることを含む。いくつかの実施態様において、熱処理は、ガラス系基板を約３００℃〜約６００℃の範囲内の温度にアニール、焼き戻しまたは加熱することを含む。熱処理は１分〜約１８まで時間続けることができる。いくつかの実施態様において、熱処理は、１または２回以上のイオン交換プロセスの後またはイオン交換プロセスの間に使用されてもよい。
【実施例】
【０１４９】
種々の実施態様は以下の実施例によってさらに明らかになるであろう。実施例において、強化される前は、実施例を「基板」と呼ぶ。強化された後は、実施例を「物品」または「ガラス系物品」と呼ぶ。
【０１５０】
実施例１
以下の表２に示す公称組成を有するガラスセラミック基板を提供した。ガラスセラミック基板は、０．８ミリメートルの厚さを有し、主要結晶相としてのβ−スポジュメン固溶体と、ルチルを含む１または２以上の副次相とを含む結晶相集団を含んでいた。ガラスセラミックス基板を、温度が４８５℃のＮａＮＯ３を含む溶融塩浴中に１０時間（条件Ａ）、１３時間（条件Ｂ）または２４時間（条件Ｃ）、または、温度が４３０℃のＮａＮＯ３を含む溶融塩浴中に２時間（比較条件Ｄ）浸漬して、ガラス−セラミック物品を形成した。
【０１５１】
【表２】
2019510726.tif 000006
【０１５２】
ガラス−セラミック物品の化学的プロファイルをマイクロプローブによって測定し、図９に示す。応力は、式（４）により濃度に比例する。
【０１５３】
シグマ（ｚ）＝ＢＥ／１−ｎ（Ｃａｖｇ−Ｃ（ｚ））    （４）
式（４）において、Ｂは格子膨張係数であり、Ｅはヤング率であり、ｎはポアソン比であり、Ｃａｖｇはサンプルにわたる濃度の積分である。図９に示すように、Ｎａ＋イオンは、より高温の浴が利用された場合（すなわち条件Ａ〜Ｃ）、物品のほぼ全厚を通してイオン交換される。このようなガラスセラミックスでは、Ｎａ２Ｏは約１．２モル％以上の量でＣＴ領域に存在する。低温浴（比較条件Ｄ）でイオン交換されたガラスセラミック物品は、既知の応力プロファイルに類似した応力プロファイルを示した。
【０１５４】
実施例２
温度約４３０℃の１００％ＮａＮＯ３を含む溶融塩浴に様々な持続時間浸漬することにより、表２に示す組成と同じで、厚さ０．８ｍｍであるが非晶質性構造（結晶相は存在しない）を有するガラス基板を化学的に強化してガラス物品を提供した。ガラス物品のＤＯＣおよび最大ＣＴ値をＳＣＡＬＰを用いて測定した。図１０に示すように、ＤＯＣおよび最大ＣＴの増加は、浸漬またはイオン交換の長さに依存する。ガラスを約１６時間浸漬した後に最大のＣＴ値が観察された。
【０１５５】
実施例２のガラス物品の応力プロファイルをＳＣＡＬＰを用いて測定し、図１１に示す。正の応力値を示すｙ軸の上側部分は、ＣＴ層であり、負の応力値を示すｙ軸の下側部分はＣＳ値である。１６時間化学的に強化されたガラス物品の応力プロファイルは、最大のＣＴ値（すなわち、１７５ＭＰａ）、および１００μｍの深さ方向に実質的に平坦な部分を含まない放物線形状の形状を示した。ＳＣＡＬＰによって測定された表面ＣＳは約４１０ＭＰａであった。したがって、実施例２の表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は約０．４３７５である。図１１では、圧縮応力には正の数を使用し、負の数は引張応力を示す。この同じ規則（圧縮応力はｙ軸上で正の値として示され、引張応力はｙ軸上で負の値によって示される）は、図１〜３および３３にも用いられる。しかし、残りの図では、圧縮応力はｙ軸上で負の値として示され、引張応力はｙ軸上で正の値として示される。
【０１５６】
実施例３
比較のために、各々約０．８ｍｍの厚さの実施例１のガラスセラミックス基板および実施例２のガラス基板を、温度３５０℃のＮａＮＯ３の溶融塩浴に３．５時間浸漬することにより化学的に強化した（それぞれ、実施例３Ａおよび３Ｂ）。図１２に示すガラス−セラミック物品およびガラス物品の得られる応力プロファイル（式４を用いてマイクロプローブによって測定された化学的プロファイルによって近似される）は、誤差関数（ｅｒｆｃ）または準線形に類似している。さらに、層のＣＳ深さは、ガラスまたはガラスセラミックにイオン交換されたアルカリの深さ（または化学的イオン交換深さ）よりも小さい。
【０１５７】
各々約０．８ｍｍの厚さを有する実施例１のガラスセラミック基板および実施例２のガラス基板を、温度４３０℃のＮａＮＯ３の溶融塩浴に２４時間浸漬することによって本明細書に記載の化学的強化に付した場合（それぞれ実施例３Ｃおよび３Ｄ）、得られるガラス系物品は、図１３に示すような金属酸化物濃度プロファイル（ＥＰＭＡによって得られた）を示した。金属酸化物濃度プロファイルは、放物線状であり、厚さ全体にわたるＮａ＋イオンのイオン交換を示している。化学的プロファイルはＥＭＰＡを用いて測定し、Ｎａ２Ｏ拡散の化学的深さは４００マイクロメートル以上と示されている。さらに、Ｎａ２Ｏは、ＣＴ層中も含んで厚さ全体にわたって約１モル％以上の濃度で存在する。実施例３Ｄの得られたガラスセラミック物品は、ガラスセラミック基板が同一の携帯電話ハウジングに組み込まれた落下試験において優れた破壊抵抗を示した。具体的には、実施例３Ｄの５つのサンプルを携帯電話装置に組み込み、５０ｃｍの高さから開始してサンドペーパー上に連続的に落下させた。各サンプルがある高さからの落下から残存したとき、それを増加した高さから破損するまで再び落下させ、その時点でのそのサンプルの欠陥高さを図１３Ａに記録した。実施例３Ｄは平均欠陥高さ１７２．５ｃｍを示した。
【０１５８】
図１４は、既知の方法に従って化学的に強化されたガラス系基板および本明細書に記載の方法に従って化学的に強化されたガラス系基板の応力プロファイルを示す。図１４に示すように、本明細書に記載の実施態様のガラス系物品の応力プロファイルは、平坦な部分を実質的に有さず（約５０マイクロメートルを超える長さまたは絶対深さを有する）、約０．２・ｔのＤＯＣを示す形状を有するが、既知の応力プロファイルは、約０．１ミリメートル〜約０．７ミリメートルの深さで実質的に直鎖状および／または平坦部を示している（約０．６ミリメートルまたは６００マイクロメートルの合計の長さ）。既知の応力プロファイルは、また、より低いＣＴ値およびより低いＤＯＣを示す。
【０１５９】
実施例４
表２の組成を有するガラス基板（各々厚さ約１ｍｍ）を、温度４３０℃のＮａＮＯ３の第１溶融塩浴に２４時間浸漬することにより化学的に強化した。１つのガラス系物品は、さらなる強化ステップを受けなかった（実施例４Ａ）。３つのガラス系物品を、温度約４３０℃のＫＮＯ３の第２の溶融塩浴に０．７５時間、４時間または８時間のいずれかに浸漬することによって第２の強化ステップに供した（それぞれ実施例４Ｂ、４Ｃおよび４Ｄ）。得られるガラス系物品のＳＣＡＬＰによって測定された応力プロファイルを図１５に示し、ガラス系物品の深さまたは厚さをｘ軸上にプロットし、応力をｙ軸上にプロットした。正の応力値がＣＴ値であり、負の応力値がＣＳ値である。装置の空間分解能は、第２のＫＮＯ３イオン交換ステップに関連するＣＳの測定を禁止する。実施例４Ａおよび４Ｂのガラス系物品は、同様のプロファイルを示した。実施例４Ｃおよび４Ｄのガラス系物品は、第２の強化ステップでの時間の経過とともにおよび浸漬後に、（実施例４Ａおよび４Ｂと比較して）減少しているＣＴおよび（実施例４Ａおよび４Ｂと比較して）減少しているＣＳを示した。実施例４Ｃおよび４Ｄのガラス系物品は、実施例４Ａおよび４Ｂと比較して増加したＤＯＣも示し、このようなＤＯＣ値は０．２・ｔよりも大きかった。
【０１６０】
図１６は、実施例４Ｂ〜４Ｄのそれぞれについての保存引張エネルギーをＪ／ｍ２で示し、ＫＮＯ３の第２の溶融塩浴に浸漬された時間に依存して１５Ｊ／ｍ２より大きい。保存引張エネルギーは、測定されたＳＣＡＬＰ応力プロファイルデータから、上記の式（２）を使用して計算することができる。
【０１６１】
図１７および１８は、実施例４Ｂ〜４Ｄのそれぞれの深さ（マイクロメートル単位）の関数としてＫ２ＯおよびＮａ２Ｏのそれぞれの濃度プロファイルを示す。図１７に示すように、Ｋ２Ｏの化学的深さは３マイクロメートル（実施例４Ｂ、ＫＮＯ３浴中で０．７５時間浸漬）、６マイクロメートル（実施例４Ｃ、ＫＮＯ３浴中で４時間浸漬）および５マイクロメートル（実施例４Ｄ、ＫＮＯ３浴中で８時間浸漬）である。図１８に示すように、Ｎａ２Ｏは、深さ全体に浸透し、ガラス系物品の全深さに沿って、実施例４Ｂ〜４Ｄのそれぞれについて約１モル％以上の濃度を有する。
【０１６２】
実施例４Ｅおよび４Ｆは、表２の組成を有するガラス基板（各々厚さ約１ｍｍ）を含み、これらを、温度４３０℃のＮａＮＯ３の第１の溶融塩浴に２４時間浸漬することによって化学的に強化し、その後、空気中４３０℃の温度で、それぞれ４時間または８．２５時間の熱処理を行った。実施例４Ｅ、４Ｆのガラス系物品の応力プロファイルを図１９に示し、比較のために、実施例４Ａ、４Ｃおよび４Ｄの応力プロファイルを示す。図２０は、図１９と同じグラフを示しているが、０．５・ｔの深さまたはそれに近い深さでの応力プロファイルの違いを示すために、より小さなスケールで示している。
【０１６３】
実施例５
表２の組成を有するガラス基板（各々厚さ約１ｍｍ）を温度４３０℃のＮａＮＯ３の第１溶融塩浴に２４時間浸漬することにより化学的に強化した。１つのガラス系物品には、さらなる強化ステップを施さなかった（実施例５Ａ）。２つのガラス系物品を、ガラス系物品を３９０℃の炉内に配置し、ガラス系物品を炉内に約８時間または２８時間維持することにより、第２の強化ステップに付した（それぞれ、実施例５Ｂ，５Ｃ）。４つのガラス系物品を、温度４３０℃のＫＮＯ３の第２の溶融塩浴に４時間または８時間浸漬することにより、第３の強化ステップ（第１の強化ステップおよび異なる第２の強化ステップのいずれかの後）に付した（実施例５Ｄ〜５Ｇ）。実施例５Ａ〜５Ｇのそれぞれの強化ステップを表３に示す。測定したＣＴ値も表３に示す。
【０１６４】
【表３】
2019510726.tif 000007
【０１６５】
得られたガラス系物品の応力プロファイルを図２１に示し、ガラス系物品の深さまたは厚さをｘ−軸上にプロットし、応力をｙ−軸上にプロットした。正の応力値はＣＴ値であり、負の応力値はＣＳ値である。図２１に示すように、第２および／または第３熱処理の持続時間が増加するにつれて、ＤＯＣが増加し、ＣＴが減少した。ＤＯＣおよびＣＴの減少が、それぞれ図２２および図２３に、より明瞭に示されている。
【０１６６】
実施例５Ａ〜５Ｇのガラス系物品を、次に、ガラス系物品の片面をテープに貼り付け、反対側の裸の面に鋭利な用具を打ちつけ破断させるポーク試験を行った。得られた断片の数は、ガラス系物品の保存引張エネルギーと相関させることができる。実施例５Ａ、５Ｂおよび５Ｄは多数の断片を示した（すなわち、５０個を超える、および１００個もの断片）が、実施例５Ｆは１０個の断片を示し、実施例５Ｃは３個の断片を示し、実施例５Ｅおよび５Ｇは４個の断片を示した。数多くの破片に破壊された実施例５Ａ、５Ｂおよび５Ｄは、いずれも約１００ＭＰａ以下のＣＴ値を有する実施例５Ｃ、５Ｅ、５Ｆおよび５Ｇより高いＣＴ（約１００ＭＰａより大きい）を示した。
【０１６７】
実施例６
表２に示す公称組成を有し、各々約１ｍｍの厚さを有するガラス基板を、温度４３０℃の１００％ＮａＮＯ３を含む溶融塩浴中で化学的強化に付した。ガラス基板を溶融塩浴に浸漬する時間を表５に示す。
【０１６８】
【表４】
2019510726.tif 000008
【０１６９】
実施例６Ａ〜６Ｇのガラス系物品の応力プロファイルを図２４に示す。応力プロファイルはＳＣＡＬＰを用いて測定した。図２４に示すように、溶融塩浴中に１６時間および２４時間ガラス基板を浸漬すると、絶対値で最大表面ＣＳ値および最大ＣＴ値を示すガラス系物品が得られる。いずれもイオン交換時間の関数としてのＣＴ値および保存引張エネルギーの変化を示すグラフを図２５に示す。
【０１７０】
実施例７
表２に示す公称組成を有し、それぞれが約０．８ｍｍの厚さを有するガラス基板を、ＮａＮＯ３とＮａＳＯ４との混合物を含む溶融塩浴中で、温度５００℃で１５分間（比較例７Ａ）および１６時間（実施例７Ｂ）、化学的強化した。実施例７Ａおよび７Ｂのガラス系物品の応力プロファイルを図２６に示す。図２６に示すように、比較例７Ａは既知の応力プロファイルを示したが、実施例７Ｂは本開示の１または２以上の実施態様による応力プロファイルを示した。実施例７Ａおよび７Ｂのガラス系物品の保存引張エネルギーは、実施例４Ｂ〜４Ｄと同じ方法で計算した。計算された保存引張エネルギーは、図２７に示されるように、測定されたＣＴ（ＭＰａ）の関数としてプロットされる。
【０１７１】
図２７に示すように、所定のＣＴ値に対して、比較例７Ａは実施例７Ｂよりも（同じＣＴ値に対して）はるかに大きな保存引張エネルギー値を示した。この図において、ＣＴはサンプル中の最大ＣＴである。具体的には、約５５ＭＰａのＣＴで、比較例７Ａは、約１２．５Ｊ／ｍ２の保存引張エネルギーを示したが、実施例７Ｂは約９Ｊ／ｍ２の保存引張エネルギー示した。比較例７Ａおよび実施例７Ｂを破壊したところ、実施例７Ｂは、かなり多くの数に破壊された比較例７Ａよりも少ない数に破壊された。したがって、理論に縛られないが、保存引張エネルギーを制御することは、破壊から生じる断片化パターンまたは断片の数を制御または予測する方法を提供し得ると考えられる。これらの例では、同じ浴温および組成を用いて、サンプルをイオン交換浴中に長時間維持することによりＣＴを変化させている。図２７において、点０は実験していないが、当業者はその場合に予測できる、すなわち、ＣＴが０である場合、保存引張エネルギーは０である。
【０１７２】
表２に示す公称組成を有し、それぞれが約１ｍｍの厚さを有するガラス基板を、温度４３０℃のＮａＮＯ３を含む溶融塩浴中で４時間（比較例７Ｃ）および６１．５時間（実施例７Ｄ）、化学的に強化した。比較例７Ｃは既知の応力プロファイルを示したが、実施例７Ｄは本開示の１または２以上の実施態様による応力プロファイルを示した。実施例７Ｃおよび７Ｄの保存引張エネルギーは、実施例４Ｂ〜４Ｄで使用されたのと同じ方法を使用して計算され、図２８に示されるように、測定されたＣＴ（ＭＰａ）の関数としてプロットされた。
【０１７３】
図２８に示すように、所定のＣＴ値に対して、比較例７Ｃは実施例７Ｄ（同じＣＴ値に対して）よりも（ここでも、図２７と同様に、これらは最大ＣＴ値であり、同様に、同じイオン交換浴温度および組成を用いたが、より長い時間を用いて、値を変えた）かなり大きな保存引張エネルギー値を示した。比較例７Ｃおよび実施例７Ｄを破壊したところ、実施例７Ｄは、かなり多くの個数に破壊された比較例７Ｃよりも少ない個数に破壊された。
【０１７４】
実施例８
７０．９モル％ＳｉＯ２、１２．８モル％Ａｌ２Ｏ３、１．９５モル％Ｂ２Ｏ３、７．９５モル％Ｌｉ２Ｏ、２．４３モル％Ｎａ２Ｏ、２．９８モル％ＭｇＯ、０．８９モル％ＺｎＯおよび０．１モル％ＳｎＯ２の公称組成を有し、約０．８ｍｍの厚さを有するガラス基板を、表５のイオン交換条件に付した。表６で実施例８の様々な特性を実施例２と比較する。
【０１７５】
【表５】
2019510726.tif 000009
【０１７６】
【表６】
2019510726.tif 000010
【０１７７】
実施例８のガラス系物品の応力プロファイルを測定したところ、本明細書に記載の形状を示した。
【０１７８】
実施例２、比較例８Ａおよび８Ｂによるガラス基板を、実施例８と同じ厚さで提供した。実施例２によるガラス基板を、温度４３０℃の１００％ＮａＮＯ３の溶融浴中で３３時間イオン交換した。比較例８Ａを、温度３９０℃の１００％ＮａＮＯ３の溶融浴中で１６時間イオン交換したところ、既知の誤差関数応力プロファイルも示した。実施例８Ｂに係るガラス基板は、５７．５モル％ＳｉＯ２、１６．５モル％Ａｌ２Ｏ３、１６．７モル％Ｎａ２Ｏ、２．５モル％ＭｇＯおよび６．５モル％Ｐ２Ｏ５の公称組成を含んでおり、イオン交換したところ、既知の誤差関数応力プロファイルを示した。本明細書で使用される「誤差関数応力プロファイル」という用語は、図１に類似する応力プロファイルを指す。
【０１７９】
次に、実施例２、実施例８および比較例８Ａおよび８Ｂからのガラス系物品を、同じ携帯電話装置に組み込んだ。電話装置を、２０センチメートルから開始して漸増する高さから、３０グリットサンドペーパー上に落下させた。ガラス系物品が１点の高さ（例えば、２０ｃｍ）からの落下で残存した場合、携帯電話を、より大きな高さ（例えば、３０ｃｍ、４０ｃｍ、５０ｃｍ等）から再度落下させた。ガラス系物品が欠陥を生じる高さを図２９にプロットしているが、これは、実施例２および８および比較例８Ａおよび８Ｂのサンプルについての平均欠陥高さも示している。図２９に示すように、実施例２および８は、比較例８Ａおよび８Ｂよりも有意に大きな落下高さでの欠陥を示した。具体的には、比較例８Ａおよび８Ｂは、それぞれ約３８ｃｍおよび５５ｃｍの落下高さで欠陥を示したが、実施例２および８は、それぞれ約１４７ｃｍおよび１３２ｃｍの落下高さで欠陥を示した。
【０１８０】
同一の携帯電話装置を使用して新しいサンプルを１８０グリットサンドペーパー上で同じ試験を繰り返した。比較例８Ａの平均欠陥高さは２０４ｃｍであり、比較例８Ｂの平均欠陥高さは１９０ｃｍであり、実施例２の平均欠陥高さは２１４ｃｍであり、実施例８の平均欠陥高さは２１４ｃｍであった。
【０１８１】
６５モル％ＳｉＯ２、５モル％Ｂ２Ｏ３、１４モル％Ａｌ２Ｏ３、１４モル％Ｎａ２Ｏ、２モル％ＭｇＯおよび０．１モル％ＳｎＯ２の公称組成を有し０．８ｍｍの厚さを有する比較例８Ｃによるガラス基板をイオン交換すると、既知の誤差関数応力プロファイルが示された。実施例２および比較例８Ｂのガラス系物品サンプル（この実施例で上記の応力プロファイルを示す）、比較例８Ｃのガラス系物品、および表５に示すような条件４に従ってイオン交換された実施例８のガラス系物品を、本明細書に記載のＡ−ＲＯＲ試験に付した。
【０１８２】
実施例６および８および比較例８Ｃを２５ｐｓｉおよび４５ｐｓｉの負荷または圧力を用いて摩耗し、実施例２を２５ｐｓｉの負荷のみを用いて摩耗した。ＡＲＯＲデータを図３０に示す。図３０に示すように、実施例２および８は、それぞれの摩耗負荷または圧力で、比較例８Ｂおよび比較例８Ｃより高い欠陥負荷を示した。
【０１８３】
実施例２のガラス系物品サンプル（この実施例で上記のようにイオン交換したもの）および実施例８のガラス系物品サンプル（条件４でイオン交換したもの）の４点曲げ試験を行った。結果を図３１のワイブル分布図に示す。図３１に示すように、実施例８は、より高い応力または欠陥負荷（例えば、約４００ＭＰａを超える）を示した。
【０１８４】
上記のように、歪点が５２５℃を超える組成物から作られたガラス系物品は、約３５０℃〜約４８０℃の範囲内でのイオン交換温度（またはイオン交換浴温）を可能にする。いくつかの実施態様において、約８００平方マイクロメートル／時間を超える一価イオン拡散率を示すガラス組成物は、ガラス系物品中に拡散する金属酸化物が、応力緩和が最小限になるように素早く物品の全深さまたは厚さに浸透することを可能にする。過剰応力の緩和はガラス系物品の表面圧縮応力を減少させることができる。
【０１８５】
本発明の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更および変形が可能であることは、当業者には明らかであろう。
【０１８６】
実施例９
実施例８と同じ組成を有し厚さが約０．８ｍｍであるガラス基板を、表７に示す条件に従って、温度４３０℃の１００％ＮａＮＯ３溶融塩浴に浸漬することによりイオン交換を行った。得られたガラス系物品は最大ＣＴ値を示し、これを図３２においてイオン交換時間の関数としてプロットする。
【０１８７】
【表７】
2019510726.tif 000011
【０１８８】
実施例９Ｄの応力プロファイルは、その全体が参照として本明細書に援用される「ガラスサンプルのプロファイル特性を測定するためのシステムおよび方法」と題する、米国特許第８，８５４，６２３号明細書に記載されているように、屈折近距離場（ＲＮＦ）測定を使用して測定した。図３３は、実施例９Ｄのガラス系物品の表面からガラス系物品中に広がる深さの関数として測定応力を示す。応力の傾斜が急激に変化する深さである「膝」を含む、特定の深さでの応力が表８に示されている。
【０１８９】
【表８】
2019510726.tif 000012
【０１９０】
実施例１０
実施例１０Ａは、実施例１と同じ組成を有する厚さ０．８ｍｍのガラス基板を含んでいた。ガラス基板を、８０％のＫＮＯ３および２０％のＮａＮＯ３を含み、約４３０℃の温度を有する単一の溶融塩浴中で１６時間イオン交換した。得られたガラス系物品は、表９に記載されているような応力プロファイルを示した。
【０１９１】
【表９】
2019510726.tif 000013
【０１９２】
実施例１０Ａによるガラス系物品を、本明細書に記載のＡＲＯＲ試験に供した。１組のガラス系物品を５ｐｓｉの負荷または圧力を用いて摩耗し、第２の組のガラス系物品を２５ｐｓｉの負荷または圧力で摩耗し、第３のガラス系物品を４５ｐｓｉの負荷または圧力を用いて摩耗した。ＡＲＯＲデータを図３４に示す。図３４に示すように、実施例１０Ａに係るガラス系物品の全ては、約２５ｋｇｆを超える平均欠陥負荷を示した。
【０１９３】
実施例１０Ａによるガラス系物品を、同一の携帯電話装置に組み込んだ。電話装置を、２０センチメートルから開始して漸増する高さから、１８０グリットサンドペーパー上に落下させた。ガラス系物品が１点の高さ（例えば、２０ｃｍ）から落下させたときに残存する場合、２２５ｃｍまでのより高い高さ（例えば、３０ｃｍ、４０ｃｍ、５０ｃｍ等）から携帯電話を再度落下させた。次に、残存しているガラス系物品を、３０グリットサンドペーパー上に落下させた（同じ電話装置内）。１８０グリットサンドペーパーと３０グリットサンドペーパーの両方の上でガラス系物品が欠陥を生じた高さを図３５にプロットする。図３５に示すように、実施例１０Ａの３つのガラス系物品を除く全てが、約２２５ｃｍの高さまで１８０グリットサンドペーパー上への落下で残存した（平均残存落下高さが約２１５ｃｍとなる）。３０グリットサンドペーパー上での平均残存落下高さは１３２ｃｍであった。
【０１９４】
実施例１０Ａによるガラス系物品は、約４８０ｍＨｚ〜約３０００ｍＨｚの周波数範囲にわたって、約５．８〜約６の誘電率を示した。実施例１０Ａによるガラス系物品は、約４８０ｍＨｚ〜約３０００ｍＨｚの周波数範囲にわたって約０．０１０〜約０．０１３の範囲内の誘電正接を示した。
【０１９５】
実施例１０Ａによるガラス系物品の屈折率は、約３８０ｎｍ〜約１５５０ｎｍの波長範囲にわたって約１．４９６〜約１．５２３の範囲内にあり、約３８０ｎｍ〜約８００ｎｍの波長範囲にわたって約１．４９６〜約１．５０３の範囲内にある。
【０１９６】
実施例１０Ａによるガラス系物品を、表１０に示すような種々の化学的処理に付した。ガラス系物品の化学的耐久性を、比較例１０Ｂ、１０Ｃおよび１０Ｄと比較した。比較例１０Ｂは、６４．３モル％ＳｉＯ２、７．０２モル％Ｂ２Ｏ３、１４モル％Ａｌ２Ｏ３、１４モル％Ｎａ２Ｏ、０．５モル％Ｋ２Ｏ、０．０３モル％Ｆｅ２Ｏ３および０．１モル％ＳｎＯ２の公称組成を有するガラス基板であった。比較例１０Ｃは、６４．７５モル％ＳｉＯ２、５モル％Ｂ２Ｏ３、１４モル％Ａｌ２Ｏ３、１３．７５モル％Ｎａ２Ｏ、２．４モル％ＭｇＯおよび０．０８モル％ＳｎＯ２の公称組成を有するガラス基板であった。比較例１０Ｄは、５７．５モル％ＳｉＯ２、１６．５モル％Ａｌ２Ｏ３、１６．７１モル％Ｎａ２Ｏ、２．８モル％ＭｇＯ、０．０５モル％ＳｎＯ２および６．５モル％Ｐ２Ｏ５の公称組成を有するガラス基板であった。
【０１９７】
【表１０】
2019510726.tif 000014
【０１９８】
実施例１１
実施例１１Ａは、実施例１と同じ組成を有する厚さ０．８ｍｍのガラス基板を含んでいた。比較例１１Ｂは、比較例１０Ｄと同じ組成を有する厚さ０．８ｍｍのガラス基板を含んでいた。実施例１１Ａのガラス基板を、表１１に記載されるような単一浴を用いて単一ステップで化学的に強化した。比較例３Ｂのガラス基板を、表１１に記載のような２ステッププロセスでイオン交換した。
【０１９９】
【表１１】
2019510726.tif 000015
【０２００】
実施例１１Ａおよび比較例１１Ｂによるガラス系物品を、同一の携帯電話装置に組み込んだ。電話装置を、２０センチメートルから開始して漸増する高さから３０グリットサンドペーパー上に落下させた。３０グリットサンドペーパー上でガラス系物品が欠陥を示す高さを図３６にプロットする。図３６に示すように、実施例１１Ａのガラス系物品は、比較例１１Ｂの平均残存落下高さ（すなわち、３８ｃｍ）の３倍を超える平均残存落下高さ（すなわち、１２７ｃｍ）を示した。
【０２０１】
実施例１１Ａおよび比較例１１Ｂによるガラス系物品を、２５ｐｓｉの負荷または圧力を用いて、本明細書に記載されているようなＡＲＯＲ試験に供した。図３７に示すように、実施例１０Ａのガラス系基板は、約３１．３ｋｇｆの平均欠陥負荷を示したが、比較例１０Ｂのガラス系基板は、約２７．４ｋｇｆの平均欠陥負荷を示した。摩耗負荷または圧力を４５ｐｓｉに増加させた場合、実施例１０Ａおよび比較例１０Ｂの平均欠陥負荷の差が増加した。具体的には、図３８に示すように、４５ｐｓｉの負荷または圧力下で、実施例１０Ａは約２８．９ｋｇｆの平均欠陥負荷を示したが、比較例１０Ｂは約１９．６ｋｇｆの平均欠陥負荷を示した。
【０２０２】
実施例１２
実施例１２Ａおよび１２Ｂは、実施例１Ｈにおけるような公称組成および０．８ｍｍの厚さを有するガラス基板を含んでいた。実施例１２Ａのガラス基板を、６．５％Ｎａ：９３．５％Ｋを有する浴中で４３０℃で４．５時間、化学的に強化すると、約６５６のＣＳ、約８．１のＤＯＬおよび約１０５〜約１３０ＭＰａのＣＳｋ（または膝における圧縮応力）が得られた。実施例１２Ｂの基板を、７％Ｎａ：９３％Ｋを有する浴中で温度４３０℃で４．５時間化学的に強化すると、約６４０ＭＰａのＣＳ、約８．２のＤＯＬおよび約１００ＭＰａのＣＳｋが得られた。実施例１２Ａおよび１２Ｂを、本明細書に記載の手順に従って、インバーティド・ボール・ドロップ・オン・サンドペーパー（ＩＢｏＳ）試験に供した。試験は、３０グリットサンドペーパーと、４．２ｇの直径１０ｍｍのステンレス鋼球を用いて行った。
【０２０３】
【表１２】
2019510726.tif 000016
【０２０４】
サンプルセット１２Ａは平均破壊高さ８８ｃｍを示した。さらに、５つのサンプルのうち４つが７５ｃｍ、８０ｃｍ、８５ｃｍ、９０ｃｍおよび９５ｃｍのそれぞれの落下高さに耐え、これらの高さのそれぞれで８０％の残存率をもたらした。サンプルセット１２Ｂは平均破壊高さ７６ｃｍを示した。さらに、５つのサンプルのうち３つは７５ｃｍ、８０ｃｍ、および８５ｃｍの落下高さに耐え、これらの高さのそれぞれで６０％の残存率をもたらした。
【０２０５】
サンプルセット１２Ａおよび１２Ｂもまた、上述したヌープスクラッチ閾値試験に付した。サンプルセット１２Ａは、ヌープスクラッチ閾値が７Ｎより大きく１４Ｎ未満であった。一方、サンプルセット１２Ｂは、ヌープスクラッチ閾値が１０Ｎより大きく、１６Ｎ未満であった。
【０２０６】
本発明の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更および変形が可能であることは、当業者には明らかであろう。例えば、様々な特徴は、以下の例示的な実施態様に応じて組み合わせることができる。
【０２０７】
実施態様１
厚さ（ｔ）を定める第１の表面と第１の表面に対向する面積（平方インチ）を定める第２の表面とを含み、
ゼロではないと共に約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変化する金属酸化物の濃度を有し、
７１．５／√（ｔ）〜１００／√（ｔ）の最大ＣＴを含む中心張力（ＣＴ）領域を有するガラス系物品であって、
サンプル寸法を５．０８ｃｍ×５．０８ｃｍ（２インチ×２インチ）角として、ガラス系物品を破壊すると、ガラス系物品が２を超える断片／ガラス系物品インチ２に破壊される、ガラス系物品。
【０２０８】
実施態様２
金属酸化物の濃度がゼロではなく、全体の厚さに沿って変化する、実施態様１に記載のガラス系物品。
【０２０９】
実施態様３
金属酸化物の一価イオンが厚さ範囲に沿って応力を発生させる、実施態様１または２に記載のガラス系物品。
【０２１０】
実施態様４
金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点における値に減少し、その値から第２の表面に増加する、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１１】
実施態様５
さらに約３００ＭＰａ以上の表面圧縮応力（ＣＳ）を含む、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１２】
実施態様６
表面ＣＳが約４００ＭＰａで以上である、実施態様５に記載のガラス系物品。
【０２１３】
実施態様７
金属酸化物の濃度が厚さ全体にわたって約０．０５モル％以上である、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１４】
実施態様８
第１の表面における金属酸化物の濃度が、約０．５・ｔに相当する深さにおける金属酸化物の濃度よりも約１．５倍大きい、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１５】
実施態様９
ガラス系物品が、約１モル％〜約１５モル％の範囲内の金属酸化物の合計濃度を含む、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１６】
実施態様１０
金属酸化物が、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのいずれか１または２以上を含む、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１７】
実施態様１１
さらに、約２００ＭＰａ以上の表面ＣＳおよび約０．４・ｔ以上の層の化学的深さを含む、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１８】
実施態様１２
さらに、第１の表面からＤＯＣに広がるＣＳを含み、ＤＯＣは約０．１・ｔ以上である、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１９】
実施態様１３
ＣＴ領域が金属酸化物を含む、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２２０】
実施態様１４
表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比が約０．１〜約０．８の範囲内である、実施態様１１に記載のガラス系物品。
【０２２１】
実施態様１５
ｔが約３ミリメートル以下を含む、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２２２】
実施態様１６
さらに非晶質性構造を含む、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２２３】
実施態様１７
さらに結晶性構造を含む、実施態様１〜１５に記載のガラス系物品。
【０２２４】
実施態様１８
さらに、約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍの範囲の波長にわたって約８８％以上の透過率を示す、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２２５】
実施態様１９
さらに、約８８以上のＬ＊値、約−３〜約＋３の範囲内のａ＊値および約−６〜約＋６の範囲内のｂ＊値のＣＩＥ発光体Ｆ０２の下でのＣＩＥＬＡＢ色空間座標を示す、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２２６】
実施態様２０
さらに、第１の金属酸化物濃度および第２の金属酸化物濃度を含み、
第１の金属酸化物濃度は、約０・ｔ〜約０．５・ｔの第１の厚さ範囲から約０モル％〜約１５モル％の範囲内であり、
第２の金属酸化物濃度は、約０マイクロメートル〜約２５マイクロメートルの第２の厚さ範囲から約０モル％〜約１０モル％の範囲内である、
先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２２７】
実施態様２１
さらに、第３の金属酸化物を含む、実施態様２０に記載のガラス系物品。
【０２２８】
実施態様２２
さらに、約７０ＧＰａ以上のヤング率を有する、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２２９】
実施態様２３
さらに、約１００キロポアズ（ｋＰ）未満の液相粘度を含む、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３０】
実施態様２４
さらに、
約１７モル％以下のＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの組み合わせ量を有する組成物、
約４モル％以下のＮａ２Ｏを含む組成物、
Ｂ２Ｏ３およびＺｎＯのいずれか１または２以上を含む組成物、および
Ｐ２Ｏ５を実質的に含まない組成物
のうちのいずれか１または２以上を含む、先の実施態様のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３１】
実施態様２５
前面、背面および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的にハウジングの内側にある電気部品と、
ハウジングの前面またはその近傍におけるディスプレイと、
ディスプレイ上に配されたカバー基板とを備えるデバイスであって、
該カバー基板が、実施態様１〜２４のいずれか１つに記載のガラス系物品を含む、デバイス。
【０２３２】
実施態様２６
約３ミリメートル以下の厚さ（ｔ）を定める第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを含み、厚さに沿って広がる応力プロファイルが広がるガラス系物品であって、
約０・ｔ〜０．３・ｔまでおよび０．７・ｔを超える厚さ範囲の間における応力プロファイルの全ての点が約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値の傾斜を有する接線を有し、
応力プロファイルが最大ＣＳ、ＤＯＣおよび約７１．５／√（ｔ）〜約１００／√（ｔ）の範囲内の最大ＣＴを有し、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比が約０．０１〜約０．２の範囲内であり、
ＤＯＣが約０．１・ｔ以上であり、
サンプル寸法を５．０８ｃｍ×５．０８ｃｍ（２インチ×２インチ）角として、ガラス系物品を破壊すると、ガラス系物品が少なくとも２つの断片／インチ２に破壊される、ガラス系物品。
【０２３３】
実施態様２７
さらに、約３００ＭＰａの以上の表面ＣＳを有する、実施態様２６に記載のガラス系物品。
【０２３４】
実施態様２８
さらに、約２００ＭＰａ以上の表面ＣＳと約０．４・ｔ以上の層の化学的深さを有する、実施態様２６または２７に記載のガラス系物品。
【０２３５】
実施態様２９
さらに、第１の表面からＤＯＣに広がるＣＳ層を含み、ＤＯＣが約０．１・ｔ以上である、実施態様２６〜２８のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３６】
実施態様３０
さらに、ＣＴ領域を含み、ＣＴ領域が、ゼロではないと共に変化する金属酸化物濃度を有する、実施態様２６〜２９のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３７】
実施態様３１
さらに、約０．１〜約０．８の範囲内の表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比を有する、実施態様２６〜３０のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３８】
実施態様３２
さらに、７０ＧＰａ以上のヤング率を有する、実施態様２６〜３１のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３９】
実施態様３３
さらに、約１００ｋＰ未満の液相粘度を有する、実施態様２６〜３２のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２４０】
実施態様３４
さらに、
約１７モル％以下のＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの組み合わせ量を有する組成物、
約４モル％以下のＮａ２Ｏを含む組成物、
Ｂ２Ｏ３およびＺｎＯのいずれか１または２以上を含む組成物、および
Ｐ２Ｏ５を実質的に含まない組成物
のうちのいずれか１または２以上を含む、実施態様２６〜３３のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２４１】
実施態様３５
前面、背面および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的にハウジングの内側にある電気部品と、
ハウジングの前面またはその近傍におけるディスプレイと、
ディスプレイ上に配されたカバー基板とを備えるデバイスであって、
該カバー基板が、実施態様２６〜３４のいずれか１つに記載のガラス系物品を含む、デバイス。
【０２４２】
実施態様３６
厚さ（ｔ）を定める第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを含み、
ゼロではないと共に約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変化する金属酸化物の濃度を有し、
約２００ＭＰａ以上の表面圧縮応力を有し、
約７１．５／√（ｔ）〜約１００／√（ｔ）の範囲内の最大ＣＴを有するＣＴ領域を有する、ガラス系物品。
【０２４３】
実施態様３７
金属酸化物濃度の厚さ範囲が約０・ｔ〜約０．４・ｔである、実施態様３６に記載のガラス系物品。
【０２４４】
実施態様３８
金属酸化物濃度の厚さ範囲が約０・ｔ〜約０．４５・ｔである、実施態様３６または３７に記載のガラス系物品。
【０２４５】
実施態様３９
金属酸化物の一価イオンが厚さ範囲に沿って応力を生成する、実施態様３６〜３８のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２４６】
実施態様４０
金属酸化物の該一価イオンが、ガラス系基板の中の金属酸化物の全ての一価イオンのうちの最大のイオン径を有する、実施態様３９に記載のガラス系物品。
【０２４７】
実施態様４１
金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点における値に減少し、その値から第２の表面に増加する、実施態様３６〜４０のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２４８】
実施態様４２
サンプル寸法を５．０８ｃｍ×５．０８ｃｍ（２インチ×２インチ）角として、ガラス系物品を破壊すると、ガラス系物品が少なくとも１つの断片／インチ２〜４０までの断片／インチ２に破壊される、実施態様３６〜４１のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２４９】
実施態様４３
ガラス系物品が、約４６０℃で約４５０μｍ２／時間以上のナトリウムまたはカリウムイオン拡散性および約０．１５・ｔを超えるＤＯＣを有し、表面ＣＳが最大ＣＴの１．５倍以上である、実施態様３６〜４２のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５０】
実施態様４４
ガラス系物品が約０．６５ＭＰａ・ｍ１／２以上の破壊靭性（Ｋ１Ｃ）を有する、実施態様３６〜４３のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５１】
実施態様４５
表面ＣＳが最大ＣＴより大きい、実施態様３６〜４４のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５２】
実施態様４６
表面ＣＳが約３００ＭＰａ以上であり厚さが約２ミリメートル以下である、実施態様３６〜４５のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５３】
実施態様４７
金属酸化物の濃度が厚さ全体にわたって約０．０５モル％以上である、実施態様３６〜４６のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５４】
実施態様４８
第１の表面における金属酸化物の濃度が、約０．５・ｔに相当する深さにおける金属酸化物の濃度よりも約１．５倍大きい、実施態様３６〜４７のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５５】
実施態様４９
金属酸化物の合計濃度が約１モル％〜約１５モル％の範囲内である、実施態様３６〜４８のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５６】
実施態様５０
さらに、約０．４・ｔ以上の層の化学的深さを有する、実施態様３６〜４９のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５７】
実施態様５１
さらに、第１の表面からＤＯＣに広がるＣＳ層を含み、ＤＯＣが約０．１・ｔ以上である、実施態様３６〜５０のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５８】
実施態様５２
ＣＴ領域が金属酸化物を含む、実施態様３６〜５１のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５９】
実施態様５３
表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比が約０．１〜約０．８の範囲内である、実施態様３６〜５２のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２６０】
実施態様５４
ｔが約３ミリメートル以下を含む、実施態様３６〜５３のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２６１】
実施態様５５
さらに、約７０ＧＰａ以上のヤング率を有する、実施態様３６〜５４のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２６２】
実施態様５６
さらに、約１００ｋＰ未満の液相粘度を有する、実施態様３６〜５５のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２６３】
実施態様５７
さらに、
約１７モル％以下のＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの組み合わせ量を有する組成物、
約４モル％以下のＮａ２Ｏを含む組成物、
Ｂ２Ｏ３およびＺｎＯのいずれか１または２以上を含む組成物、および
Ｐ２Ｏ５を実質的に含まない組成物
のうちのいずれか１または２以上を含む、実施態様３６〜５６のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２６４】
実施態様５８
前面、背面および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的にハウジングの内側にある電気部品と、
ハウジングの前面またはその近傍におけるディスプレイと、
ディスプレイ上に配されたカバー基板とを備えるデバイスであって、該カバー基板が実施態様３６〜５７のいずれか１つに記載のガラス系物品を含む、デバイス。
【０２６５】
実施態様５９
厚さ（ｔ）を定める第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを含み、濃度グラジエントを形成する金属酸化物を含むガラス系物品であって、
金属酸化物の濃度が、第１の表面から第１の表面と第２の表面との間の点における値に減少し、その値から第２の表面に増加し、
その点における金属酸化物の濃度がゼロでなく、
ガラス系物品が、約０Ｊ／ｍ２を超え２０Ｊ／ｍ２未満の保存引張エネルギーおよび約７０ＧＰａ以上のヤング率を有する、ガラス系物品。
【０２６６】
実施態様６０
さらに、約３００ＭＰａの以上の表面ＣＳを有する、実施態様５９に記載のガラス系物品。
【０２６７】
実施態様６１
金属酸化物の濃度が厚さ全体にわたって約０．０５モル％以上である、実施態様５９または６０に記載のガラス系物品。
【０２６８】
実施態様６２
第１の表面における金属酸化物の濃度が、約０．５・ｔに相当する深さにおける金属酸化物の濃度よりも約１．５倍大きい、実施態様５９〜６１のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２６９】
実施態様６３
金属酸化物の合計濃度が、約１モル％〜約１５モル％の範囲内である、実施態様５９〜６２のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２７０】
実施態様６４
金属酸化物が、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのいずれか１または２以上を含む、実施態様５９〜６３のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２７１】
実施態様６５
さらに、第１の表面からＤＯＣに広がるＣＳ層を含み、ＤＯＣが約０．１・ｔ以上である、実施態様５９〜６４のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２７２】
実施態様６６
さらに、金属酸化物濃度グラジエントを有するＣＴ領域を有する、実施態様５９〜６５のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２７３】
実施態様６７
ＣＴ領域が最大ＣＴを有し、表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比が約０．１〜約０．８の範囲内である、実施態様６６に記載のガラス系物品。
【０２７４】
実施態様６８
ｔが約３ミリメートル以下を含む、実施態様５９〜６７のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２７５】
実施態様６９
最大ＣＴが約７１．５／√（ｔ）〜約１００／√（ｔ）の範囲内である、実施態様６７に記載のガラス系物品。
【０２７６】
実施態様７０
さらに、約１００ｋＰ未満の液相粘度を有する、実施態様５９〜６９のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２７７】
実施態様７１
さらに、
約１７モル％以下のＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの組み合わせ量を有する組成物、
約４モル％以下のＮａ２Ｏを含む組成物、
Ｂ２Ｏ３およびＺｎＯのいずれか１または２以上を含む組成物、および
Ｐ２Ｏ５を実質的に含まない組成物
のうちのいずれか１または２以上を含む、実施態様５９〜７０のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２７８】
実施態様７２
前面、背面および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的にハウジングの内側にある電気部品と、
ハウジングの前面またはその近傍におけるディスプレイと、
ディスプレイ上に配されたカバー基板とを備えるデバイスであって、該カバー基板が実施態様５９〜７１のいずれか１つに記載のガラス系物品を含む、デバイス。
【０２７９】
実施態様７３
約３ミリメートル以下の厚さ（ｔ）を定める第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを含み、厚さに沿って広がる応力プロファイルを有するガラス系物品であって、
約０・ｔ〜０．３・ｔまでおよび０．７・ｔを超える厚さ範囲の間の全ての点における応力プロファイルが約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値の傾斜を有する接線を有し、
応力プロファイルが最大ＣＳ、ＤＯＣおよび最大ＣＴを有し、
最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比が約０．０１〜約０．２の範囲内であり、ＤＯＣが約０．１・ｔ以上であり、
ガラス系物品が約０Ｊ／ｍ２を超え２０Ｊ／ｍ２未満の保存引張エネルギーおよび約７０ＧＰａ以上のヤング率を有する、ガラス系物品。
【０２８０】
実施態様７４
さらに、厚さ全体に沿って連続的に変化する金属酸化物の非ゼロ濃度を有する、実施態様７３に記載のガラス系物品。
【０２８１】
実施態様７５
さらに、約１０マイクロメートル未満の厚さ部分に沿って連続的に変化する金属酸化物の非ゼロ濃度を有する、実施態様７３または７４に記載のガラス系物品。
【０２８２】
実施態様７６
最大ＣＳが約３００ＭＰａ以上を含む、実施態様７３〜７５のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２８３】
実施態様７７
さらに、約０．４・ｔ以上の層の化学的深さを有する、実施態様７３〜７６のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２８４】
実施態様７８
さらに、金属酸化物濃度グラジエントを有するＣＴ領域を有する、実施態様７３〜７７のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２８５】
実施態様７９
ｔが約３ミリメートル以下を含む、実施態様７３〜７８のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２８６】
実施態様８０
最大ＣＴが７１．５／√（ｔ）以上である、実施態様７３〜７９のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２８７】
実施態様８１
さらに、約１００ｋＰ未満の液相粘度を有する、実施態様７３〜８０のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２８８】
実施態様８２
さらに、
約１７モル％以下のＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの組み合わせ量を有する組成物、
約４モル％以下のＮａ２Ｏを含む組成物、
Ｂ２Ｏ３およびＺｎＯのいずれか１または２以上を含む組成物、および
Ｐ２Ｏ５を実質的に含まない組成物
のうちのいずれか１または２以上を含む、実施態様７３〜８１のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２８９】
実施態様８３
前面、背面および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的にハウジングの内側にある電気部品と、
ハウジングの前面またはその近傍におけるディスプレイと、
ディスプレイ上に配されたカバー基板とを備えるデバイスであって、該カバー基板が実施態様７３〜８２のいずれか１つに記載のガラス系物品を含む、デバイス。
【０２９０】
実施態様８４
ＣＳ領域およびＣＴ領域を含む応力プロファイルを有するガラス系物品であって、ＣＴ領域が、式：
応力（ｘ）＝ＭａｘＴ−（（（ＣＴｎ・（ｎ＋１））／０．５ｎ）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜ｎ）
（式中、ＭａｘＴは最大引張値、ＣＴｎはＭａｘＴ以下でありＭＰａ単位で正の値であり、ｘはマイクロメートル単位での厚さ（ｔ）に沿った位置であり、ｎは１．５〜５の間である。）
により概算される、ガラス系物品。
【０２９１】
実施態様８５
ＣＴ領域が、約５０ＭＰａ〜約２５０ＭＰａの範囲内の最大ＣＴ値を有し、最大ＣＴ値は、約０．４・ｔ〜約０．６ｔの範囲内の深さにおけるものである、実施態様８４に記載のガラス系物品。
【０２９２】
実施態様８６
約０・ｔ〜約０．１・ｔマイクロメートルの範囲内の厚さから、応力プロファイルが、約２０ＭＰａ／マイクロメートル〜約２００ＭＰａ／マイクロメートルの範囲内の傾斜を有する、実施態様８４または８５に記載のガラス系物品。
【０２９３】
実施態様８７
応力プロファイルが、０．５・ｔ〜表面で測定される複数の誤差関数により概算される、実施態様８４〜８６のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２９４】
実施様様８８
強化ガラス系物品におけるガラス基板の使用であって、ガラス基板は、（モル％）で、
約６８〜約７５の範囲内の量のＳｉＯ２、
約１０〜約１５の範囲内の量のＡｌ２Ｏ３、
約０．５〜約５の範囲内の量のＢ２Ｏ３、
約２〜約１０の範囲内の量のＬｉ２Ｏ、
約０〜約６の範囲内の量のＮａ２Ｏ、
約１〜約４の範囲内の量のＭｇＯ、
約０〜約３の範囲内の量のＺｎＯ、および
約０〜約５の範囲内の量のＣａＯを含んでおり、
ガラス基板はイオン交換可能で非晶質であり、
ガラス基板は、
約０．４５〜約１の範囲内のＬｉ２ＯとＲ２Ｏとの比、
約−５〜約０の範囲内のＲ２Ｏの合計量とＡｌ２Ｏ３の量との間の差異、
約０〜約３の範囲内のＲｘＯの合計量（モル％）とＡｌ２Ｏ３の量との間の差異、および
約０〜約１の範囲内のＲＯの合計量（モル％）に対するＭｇＯの量（モル％）の比
のいずれか１または２以上を示し、
ガラス基板が造核剤を実質的に含まない、使用。
【０２９５】
実施態様８９
モル％で、
約６８〜約７５の範囲内の量のＳｉＯ２、
約１０〜約１５の範囲内の量のＡｌ２Ｏ３、
約０．５〜約５の範囲内の量のＢ２Ｏ３、
約２〜約１０の範囲内の量のＬｉ２Ｏ、
約０〜約６の範囲内の量のＮａ２Ｏ、
約１〜約４の範囲内の量のＭｇＯ、
約０〜約３の範囲内の量のＺｎＯ、および
約０〜約５の範囲内の量のＣａＯ
を含む組成を有するガラス基板であって、
ガラス基板はイオン交換可能で非晶質であり、
ガラス基板は、
約０．４５〜約１の範囲のＬｉ２ＯとＲ２Ｏとの比、
約−５〜約０の範囲内のＲ２Ｏの合計量とＡｌ２Ｏ３の量との間の差異、
約０〜約３の範囲内のＲｘＯの合計量（モル％）とＡｌ２Ｏ３の量との間の差異、および
約０〜約１の範囲内のＲＯの合計量（モル％）に対するＭｇＯの量（モル％）の比
のいずれか１または２以上を示し、
ガラス基板が実質的に造核剤を含まない、ガラス基板。
【０２９６】
実施態様９０
モル％で、
約６８〜約７５の範囲内の量のＳｉＯ２、
約１０〜約１５の範囲内の量のＡｌ２Ｏ３、
約０．５〜約５の範囲内の量のＢ２Ｏ３、
約２〜約１０の範囲内の量のＬｉ２Ｏ、
約０〜約６の範囲内の量のＮａ２Ｏ、
約１〜約４の範囲内の量のＭｇＯ、
約０〜約３の範囲内の量のＺｎＯ、および
約０〜約５の範囲内の量のＣａＯ
を含む組成を有するガラス基板であって、
ガラス基板は非晶質であり強化されており、
Ｎａ２Ｏ濃度は変化し、ガラス基板が実質的に造核剤を含まない、ガラス基板。
【０２９７】
実施態様９１
さらに、
約０．４５〜約１の範囲内のＬｉ２ＯとＲ２Ｏとの比、
約−５〜約０の範囲内のＲ２Ｏの合計量とＡｌ２Ｏ３の量との間の差異、
約０〜約３の範囲内のＲｘＯの合計量（モル％）とＡｌ２Ｏ３の量との間の差異、および
約０〜約１の範囲内のＲＯの合計量（モル％）に対するＭｇＯの量（モル％）の比
のいずれか１または２以上を示す、実施態様９０に記載のガラス基板。
【０２９８】
実施態様９２
第１の表面および第２の表面の少なくとも一方のヌープスクラッチ閾値が７Ｎより大きい、実施態様１〜８８のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２９９】
実施態様９３
第１の表面および第２の表面の少なくとも一方のヌープスクラッチ閾値が１４Ｎ未満である、実施態様１〜８８および９２のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３００】
実施態様９４
サンドペーパーとガラスの表面との間に１００μｍの空隙ができるようにガラスの表面上に配された３０グリットサンドペーパー上に、（ｉ）約８０ｃｍ、（ｉｉ）約８８ｃｍ、（ｉｉｉ）約９０ｃｍおよび（ｉｖ）約９５ｃｍのうち１つの高さから、１０ｍｍの直径を有する４．２ｇのステンレス鋼球を用いてインバーティド・ボール・ドロップ試験を行ったときに、（ｉ）少なくとも６０％の残存率または（ｉｉ）少なくとも８０％の残存率の一方を強化ガラス系基板が有し、残存率は少なくとも５つのサンプルの試験に基づくものである、実施態様１〜８８および９２〜９３のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３０１】
実施態様９５
サンドペーパーとガラスの表面との間に１００μｍの空隙ができるようにガラスの表面上に配された３０グリットサンドペーパー上で、１０ｍｍの直径を有する４．２ｇのステンレス鋼球を用いてインバーティド・ボール・ドロップ試験を行ったときに、（ｉ）７０ｃｍを超える、（ｉｉ）７５ｃｍを超える、（ｉｉｉ）８０ｃｍを超えるおよび（ｉｖ）８５ｃｍを超える高さのうちの１つの平均欠陥高さを強化ガラス系基板が有し、残存率は少なくとも５つのサンプルの試験に基づくものである、実施態様１〜８８および９２〜９４のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３０２】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０３０３】
実施形態１  
厚さ（ｔ）を定める第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを含み、
ゼロではないと共に約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変化する金属酸化物の濃度を有し、
約２００ＭＰａ以上の表面圧縮応力を有し、
約７１．５／√（ｔ）〜約１００／√（ｔ）の範囲内の最大ＣＴを有するＣＴ領域を有する、ガラス系物品。
【０３０４】
実施形態２  
金属酸化物濃度の厚さ範囲が約０・ｔ〜約０．４・ｔである、実施形態１に記載のガラス系物品。
【０３０５】
実施形態３  
金属酸化物濃度の厚さ範囲が約０・ｔ〜約０．４５・ｔである、実施形態１または２に記載のガラス系物品。
【０３０６】
実施形態４  
金属酸化物の一価イオンが厚さ範囲に沿って応力を発生する、実施形態１〜３のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３０７】
実施形態５  
金属酸化物の該一価イオンが、ガラス系基板の中の金属酸化物の全ての一価イオンのうちの最大のイオン径を有する、実施形態４に記載のガラス系物品。
【０３０８】
実施形態６  
金属酸化物の濃度が、第１の表面から第１の表面と第２の表面との間の点における値に減少し、その値から第２の表面に増加する、実施形態１〜５のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３０９】
実施形態７  
サンプル寸法を５．０８ｃｍ×５．０８ｃｍ角として、ガラス系物品を破壊すると、ガラス系物品が少なくとも１つの断片／インチ２〜４０までの断片／インチ２に破壊される、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３１０】
実施形態８  
ガラス系物品が、約４６０℃で約４５０μｍ２／時間以上のナトリウムまたはカリウムイオン拡散性および約０．１５・ｔを超えるＤＯＣを有し、表面ＣＳが最大ＣＴの１．５倍以上である、実施形態１〜７のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３１１】
実施形態９  
ガラス系物品が約０．６５ＭＰａ・ｍ１／２以上の破壊靭性（Ｋ１Ｃ）を有する、実施形態１〜８のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３１２】
実施形態１０  
表面ＣＳが最大ＣＴよりも大きい、実施形態１〜９のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３１３】
実施形態１１  
表面ＣＳが約３００ＭＰａ以上であり厚さが約２ミリメートル以下である、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３１４】
実施形態１２  
金属酸化物の濃度が厚さ全体にわたって約０．０５モル％以上である、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３１５】
実施形態１３  
第１の表面における金属酸化物の濃度が、約０．５・ｔに相当する深さにおける金属酸化物の濃度よりも約１．５倍大きい、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３１６】
実施形態１４  
金属酸化物の合計濃度が、約１モル％〜約１５モル％の範囲内である、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３１７】
実施形態１５  
さらに、約０．４・ｔ以上の層の化学的深さを有する、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３１８】
実施形態１６  
さらに、第１の表面からＤＯＣに広がるＣＳ層を含み、ＤＯＣが約０．１・ｔ以上である、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３１９】
実施形態１７  
ＣＴ領域が金属酸化物を含む、実施形態１〜１６のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３２０】
実施形態１８  
表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比が約０．１〜約０．８の範囲内である、実施形態１〜１７のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３２１】
実施形態１９  
ｔが約３ミリメートル以下を含む、実施形態１〜１８のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３２２】
実施形態２０  
さらに、約７０ＧＰａ以上のヤング率を有する、実施形態１〜１９のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３２３】
実施形態２１  
さらに、約１００ｋＰ未満の液相粘度を有する、実施形態１〜２０のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３２４】
実施形態２２  
さらに、
約１７モル％以下のＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの組み合わせ量を有する組成物、
約４モル％以下のＮａ２Ｏを含む組成物、
Ｂ２Ｏ３およびＺｎＯのいずれか１または２以上を含む組成物、および
Ｐ２Ｏ５を実質的に含まない組成物
のうちのいずれか１または２以上を含む、実施形態１〜２１のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３２５】
実施形態２３  
前面、背面および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的にハウジングの内側にある電気部品と、
ハウジングの前面またはその近傍におけるディスプレイと、
ディスプレイ上に配されたカバー基板とを備えるデバイスであって、該カバー基板が実施態様１〜２２のいずれか１つに記載のガラス系物品を含む、デバイス。
【０３２６】
実施形態２４  
約３ミリメートル以下の厚さ（ｔ）を定める第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを含み、厚さに沿って広がる応力プロファイルを有するガラス系物品であって、
約０・ｔ〜０．３・ｔまでおよび０．７・ｔを超える厚さ範囲の間の全ての点における応力プロファイルが約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値の傾斜を有する接線を有し、
応力プロファイルが最大ＣＳ、ＤＯＣおよび最大ＣＴを有し、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比が約０．０１〜約０．２の範囲内であり、ＤＯＣが約０．１・ｔ以上であり、
ガラス系物品が約０Ｊ／ｍ２を超え２０Ｊ／ｍ２未満の保存引張エネルギーおよび約７０ＧＰａ以上のヤング率を有する、ガラス系物品。
【０３２７】
実施形態２５  
さらに、厚さ全体に沿って連続的に変化する金属酸化物の非ゼロ濃度を有する、実施形態２４に記載のガラス系物品。
【０３２８】
実施形態２６  
さらに、約１０マイクロメートル未満の厚さ部分に沿って連続的に変化する金属酸化物の非ゼロ濃度を有する、実施形態２４または２５に記載のガラス系物品。
【０３２９】
実施形態２７  
最大ＣＳが約３００ＭＰａ以上を含む、実施形態２４〜２６のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３３０】
実施形態２８  
さらに、約０．４・ｔ以上の層の化学的深さを有する、実施形態２４〜２７のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３３１】
実施形態２９  
さらに、金属酸化物濃度グラジエントを有するＣＴ領域を有する、実施形態２４〜２８のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３３２】
実施形態３０  
ｔが約３ミリメートル以下を含む、実施形態２４〜２９のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３３３】
実施形態３１  
最大ＣＴが７１．５／√（ｔ）以上である、実施形態２４〜３０のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３３４】
実施形態３２  
さらに、約１００ｋＰ未満の液相粘度を有する、実施形態２４〜３１のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３３５】
実施形態３３  
さらに、
約１７モル％以下のＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの組み合わせ量を有する組成物、
約４モル％以下のＮａ２Ｏを含む組成物、
Ｂ２Ｏ３およびＺｎＯのいずれか１または２以上を含む組成物、および
Ｐ２Ｏ５を実質的に含まない組成物
のうちのいずれか１または２以上を含む、実施形態２４〜３２のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３３６】
実施形態３４  
前面、背面および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的にハウジングの内側にある電気部品と、
ハウジングの前面またはその近傍におけるディスプレイと、
ディスプレイ上に配されたカバー基板とを備えるデバイスであって、該カバー基板が実施態様２４〜３３のいずれか１つに記載のガラス系物品を含む、デバイス。
【０３３７】
実施形態３５  
第１の表面および第２の表面の少なくとも一方のヌープスクラッチ閾値が７Ｎより大きい、実施形態１〜３４のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３３８】
実施形態３６  
第１の表面および第２の表面の少なくとも一方のヌープスクラッチ閾値が１４Ｎ未満である、実施形態１〜３５のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３３９】
実施形態３７  
サンドペーパーとガラスの表面との間に１００μｍの空隙ができるようにガラスの表面上に配された３０グリットサンドペーパー上に、（ｉ）約８０ｃｍ、（ｉｉ）約８８ｃｍ、（ｉｉｉ）約９０ｃｍおよび（ｉｖ）約９５ｃｍのうちの１つの高さから、１０ｍｍの直径を有する４．２ｇのステンレス鋼球を用いてインバーティド・ボール・ドロップ試験を行ったときに、（ｉ）少なくとも６０％の残存率または（ｉｉ）少なくとも８０％の残存率の一方を強化ガラス系基板が有し、残存率は少なくとも５つのサンプルの試験に基づくものである、実施形態１〜３６のいずれか１つに記載のガラス系物品
実施形態３８  
サンドペーパーとガラスの表面との間に１００μｍの空隙ができるようにガラスの表面上に配された３０グリットサンドペーパー上で、１０ｍｍの直径を有する４．２ｇのステンレス鋼球を用いてインバーティド・ボール・ドロップ試験を行ったときに、（ｉ）７０ｃｍを超える、（ｉｉ）７５ｃｍを超える、（ｉｉｉ）８０ｃｍを超えるおよび（ｉｖ）８５ｃｍを超える高さのうちの１つの平均欠陥高さを強化ガラス系基板が有し、残存率は少なくとも５つのサンプルの試験に基づくものである、実施形態１〜３７のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【符号の説明】
【０３４０】
１００    ガラス物品
１０１    第１の表面
１１０    表面ＣＳ
１２０    中心張力（ＣＴ）
１３０    圧縮の深さ（ＤＯＣ）
２００    ガラス系物品
２０１    第１の表面
２１０    表面ＣＳ
２２０    最大ＣＴ
２３０    ＤＯＣ
３００    ガラス系物品
３０２    第１の表面
３０４    第２の表面
３１０    表面ＣＳ
３１２    応力プロファイル
３１５    ＣＳ層
３１７，３２７    深さまたは長さ
３２０    最大ＣＴ
３２５    ＣＴ層
３３０    ＤＯＣ
４００    ＡＲＯＲ構成
４１０    摩耗ガラス系物品
４３０    負荷リング
４２０    支持リング
４３０ａ    表面
５００    装置
５１０    テストスタンド
５１２    固体ベース
５１４    シート
５１５    サンプルホルダー
５１６    空隙
５１８    ガラス系物品
５２０    接着剤テープ
５３０    ボール
１０００    電子機器
１０２０    ハウジング
１０４０    前面
１０６０    背面
１０８０    側面
１１２０    ディスプレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１３Ａ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【国際調査報告】
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